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谐波电流对无功补偿装置带来的影响及解决办法

返回列表来源:领步电能质量发布时间:2022-05-27加入收藏关注:-

专家讲堂2


                谐波电流对无功补偿的影响很常见,这实际上已经成为企业进行节能改造中不可避免的问题。节能改造中大量使用变频器,而变频器产生严重的谐波电流。这些谐波电流对原来的无功补偿装置造成了不同程度的损坏。


一、谐波对无功补偿的影响常见现象
                无功补偿不能投切:这一般发生在无功补偿控制器中宝含谐波保护装置的场合,当检测到谐波电流过大时,装置进入保护状态,同时会显示谐波电流过大的提示信息:
                无功补偿装置中的熔断器烧断:这是流过补偿装置的电流过大导致的;
                无功补偿装置 中的电容损坏(鼓肚、炸裂):这是流过补偿电容的电流过大,导致电容过热引起的。
                有时不仅无功补偿会出现故障,甚至变压器也会遭到损坏,造成这些根本的原因是谐波电流在 无功补偿装置与变压器构成的回路中发生了谐振。
                机械谐振的原理与电路谐振的原理相同。机械谐振是指在外力的作用下物体以其固有的振荡频率振动,当外力作用的频率与物体的固有振荡频率相同时,物体的振幅变得越来越大,即使较小的外力也能够导致很大的振幅,这就是谐振现象。。有些物体幅度过大时,就会发生损坏。下图所示的是一座桥梁在风力的作用下产生了谐振,然后发生坍塌的情况。这座桥梁仅仅使用几个月。


机械谐振WEB


                在电力系统中,变压器与无功补偿电容构成了一个LC并联电路,如下图所示。



无功补偿web

                当负荷时谐波源时,会有谐波电流注入这个LC并联电路。如果谐波电流的频率与LC并联电路的固有振荡频率相同,LC并联电路就发生了谐振现象,电流在LC回路中逐渐增大,一直达到某一个很大的数值。这个很大的数值是发生谐振的谐波电流Q倍。Q称为LC并联电路的Q值,一般为10-15,Q值的计算方法:

Q=(L/C)½/R

          谐波电流与LC并联电路发生谐振使导致无功补偿装置损坏的主要原因。这里谐波电流相当图一当中的风,LC相当于桥梁,当LC电路的振荡频率与谐波电流的频率相同时,就发生了谐振,谐波电流被放大。

                以上分析可知,当系统满足两个条件时会由于谐振导致无功补偿装置损坏。第一,有谐波电流注入系统中;第二,系统的固有振荡频率与谐波电流的频率相同。在动态无功补偿装置中,投入的电容是随时变化的,因此系统固有的振荡频率也随时变化,如下图


并联电路web


                除了以上的谐振现象会导致无功补偿装置故障外,即使没有发生谐振,较大的谐波电流也会损坏补偿电容。因为,无功补偿电容的阻抗与频率成反比,因此对谐波电流呈现较低的阻抗,当存在谐波电流时,电容会分流掉大部分的谐波电流,造成电容器过流。


二、解决办法
1、静止无功发生器SVG



SVG---web


                静止无功发生器(Static VAR Generator,简称 SVG)是柔性交流输电技术的主要装置之一,属于并联型动态无功补偿装置。它能够发出或吸收无功功率,并且输出可以变化以控制电力系统中的特定参数。在配电网中,将小容量的 SVG 安装在某些特殊负荷(如电弧炉、地铁等冲击性和整流性负荷等)附近,可以显著地改善负荷与公共电网连接点处的电能质量,主要功能是提高功率因数、克服三相不平衡,消除电压闪变和电压波动等。
                静止无功发生器可以不受谐波的影响,满足系统负荷变化时的动态动态无功补偿要求;装置运行时被控制为电流源,不存在与系统发生谐振的问题。

2、有源滤波器APF



有源-web


                有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。他的原理是从电网中检测出谐波电流,经内部芯片快速计算、分析、比较,控制主功率单元产生一个与该谐波电流大相等而极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含基波成分。
                可以解决系统中的谐波电流,系统中没有谐波电流了,自然就不会对无功补偿装置产生影响。



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