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電容器無功補償中諧波治理
電容器無功補償中諧波治理
- 分類:行業(yè)動態(tài)
- 發(fā)布時間:2020-06-09 08:19
電容器無功補償中諧波治理
- 分類:行業(yè)動態(tài)
- 發(fā)布時間:2020-06-09 08:19
在用并聯(lián)電容器進行無功補償的供電系統(tǒng)中電網(wǎng)以感抗為主電容器支路以容抗為主。在工頻條件下并聯(lián)電容器的容抗比系統(tǒng)的感抗大得多,可發(fā)出無功功率對電網(wǎng)進行無功補償。但在沒有諧波治理背景的系統(tǒng)中大量的非線性負荷會產(chǎn)生大量的諧波電流注入電網(wǎng),對這些諧波頻率而言,電網(wǎng)感抗顯著增加而補償系統(tǒng)容抗顯著減小導致諧波電流大部分流入電容器支路,若此時電容器的運行電流超過其額定電流的1.3倍,電容器將會因過流而產(chǎn)生故障。
諧波源有兩種一種是諧波電流源,這些用電設備中的諧波含量取決于它自身的特性和工作狀況基本上與供電系統(tǒng)參數(shù)無關。另外一種是諧波電壓源。發(fā)電機在發(fā)出基波電勢的同時也會有諧波電勢產(chǎn)生,其諧波電勢大小主要取決于發(fā)電機本身的結構和工作狀況。實際上,在電網(wǎng)中運行的發(fā)電機和變壓器等電力設備,輸出的諧波電勢分量很小幾乎可以忽略。因此,在供電系統(tǒng)中存在并實際發(fā)生作用的諧波源,主要是諧波電流源。諧波治理針對無功補償系統(tǒng)的調(diào)諧頻率,如果電網(wǎng)中存在該特定頻率的諧波電流源則該諧波將直接被放嚴重時還會發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。系統(tǒng)諧振將導致諧波電壓和電流明顯地高于在無諧振情況下出現(xiàn)的諧波電壓和電流。
一、諧波與串聯(lián)諧振
當上上等電網(wǎng)系統(tǒng)電壓波形嚴重畸變時此時的諧波源相當于一個很大的電壓源。諧波電壓將在變壓器的感抗和電容器的容抗間形成串聯(lián)回路。當感抗和容抗相等時,將形成串聯(lián)諧振。此時諧波電壓將在串聯(lián)回路上形成強大的電流直接流經(jīng)補償電容器使電容器因過流而迅速故障。
二、諧波與并聯(lián)諧振
當電網(wǎng)中的諧波主要由非線性用電負荷產(chǎn)生時,此時的諧波源可看作一個很大的電流源,其產(chǎn)生的諧波電流加在系統(tǒng)感抗和電容器的容抗之間,形成并聯(lián)回路。當電網(wǎng)阻抗和電容器阻抗相等時,將形成并聯(lián)諧振。此時,即使系統(tǒng)中的N次諧波電流不大,流入電容器的N次諧波電流也將會很大(理論上為無窮大,實際上,由于存在電阻,諧波電流為一很大的有限值),被放大的諧波電流流經(jīng)電容器時可導致其內(nèi)部組件過熱而出現(xiàn)故障。
KYLB無源濾波器是傳統(tǒng)的進行無功補償和諧波治理的方法,具有投資少、效率高、結構簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點因此被廣泛采用。但是KYLB無源濾波器的濾波性能受系統(tǒng)和負載參數(shù)的影響較大,易于與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,導致諧波放大從而使濾波器過載甚至燒毀,另外它只能消除特定次的諧波,動態(tài)性能相對較差,無功補償效果也不是很理想。為此,急需開發(fā)出新的裝置來彌補上述缺陷。
由以上分析可見在有諧波治理背景的供電系統(tǒng)中單獨使用電容器進行無功補償時若發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振大部分諧波電流將流隨著電力電子技術的發(fā)展,用晶閘管實現(xiàn)的KYYLB靜止無功補償裝置因其優(yōu)良的性能而被廣泛應用。例如,有一種兼有諧波治理功能的KYYLB動態(tài)無功功率補償裝置叫做晶閘管投切電容器TSC這種裝置性能良好,被很多場**用,但線路組成比較復雜,故障點多,維護量相對較大。該裝置根據(jù)局部電網(wǎng)*低功率因數(shù)設置固定電容器,根據(jù)諧波的階次由電抗器串聯(lián)固定電容器組成LC諧波吸收回路根據(jù)電網(wǎng)功率因數(shù)變化量來調(diào)節(jié)相控電抗器的大小實現(xiàn)局部電網(wǎng)無功補償和諧波治理。相對TSC來說,該裝置線路簡單,故障率低,運行也較穩(wěn)定,值得推廣。
對于系統(tǒng)中常見的主要的諧波,可接近諧振并呈現(xiàn)很低的阻抗,使諧波電流流入濾波器,從而可同時達到無功補償和濾除諧波的目的。由于系統(tǒng)中存在的諧波電流通常有多個頻率,若采用單調(diào)諧濾波器來濾除諧波,則需安裝多個濾波器。此時需注意,在投切濾波器時,必須從低次向高次逐次投入,而在切除時則必須從高次向低次依次切除。否則,不僅不能達到抑制諧波電流的作用,反而會將其放大。研究表明,該裝置結構簡單,易于實現(xiàn),有實際應用和推廣價值。近來又開發(fā)出一種新型無功補償兼諧波治理裝置——晶閘管投切濾波器。它兼有傳統(tǒng)TSC和電力濾波器的優(yōu)點,并且可抑制因負載變動而引起的電網(wǎng)電壓波動。在基波頻率下,TSF的基波阻抗呈容性,可向系統(tǒng)輸出無功功率,并且其大小可通過晶閘管進行調(diào)節(jié)。
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