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              諧波治理電抗器的選配

              1電抗器的選配原則


              1.1單臺電容器組電抗器的選配


              單臺電容器組是否考慮配置電抗器,應根據電容器組所在系統的運行狀況確定。如系統中無諧波源,可不考慮配置電抗器,一般只要通過對電容器組正常運行時的穩態過電壓情況和無功過補償時,電容器端電壓升高的分析計算來選擇電容器組。如系統中有諧波源,應根據諧波源的情況確定具體抑制諧波的措施。一般情況下(就是諧波不多的情況下),加裝合適的電抗器就能達到一定的效果,配置原則是能夠消除和抑制主要次數的諧波,同時保證其它次諧波引起的電壓升高,電容器能承受。


              1.2多臺電容器組并列時電抗器的選配


              一條母線上裝設兩組及以上電容器組時,為防止一組電容器在投切和故障跳閘的情況下,引起另一臺電容器的電壓異常升高而損壞電容器組,一般電容器組應配置相應的電抗器。當系統中無諧波源時,為防止電容器組投切時產生的過電壓,結合對電容器組正常運行時的靜態過電壓、無功過補償時電容器端的電壓升高的情況分析計算,一般選用0.5%~1%的電抗器就能滿足要求。系統中有諧波源時,應根據諧波源的情況確定具體抑制諧波的措施,配置原則是能夠消除和抑制主要次數的諧波,同時對其它次諧波引起的電壓升高,電容器組能承受。


              2電容器靜態過電壓


              電力網中引起電壓升高的因素有多種,嚴重威脅著電容器的安全運行,現分析如下:


              電容器組接入電網引起電網電壓升高為ΔU=UZNQC/SD,電壓升高系數K1。


              電容器組接入電抗器后,電容器端電壓升高為ΔU=U-U/(1-XL/XC),電壓升高系數K2。


              電容器組不裝設串聯電抗器,電容器端電壓升高,電壓升高系數K3。


              電容器組相間電容差值引起過電壓。中性點不接地系統的星型接線的電容器組,由于三相電容不平衡會引起中性點位移,使電壓升高為ΔU=【1+DC/(3C+δC)】U,電壓升高系數K4。


              并聯電容器在運行過程中,由于電容器內部故障熔件熔斷切除后,故障段中,剩余的健全電容器端子所受電壓也將升高,系數為K5=MN/【3MN-P(3N-2)】。


              綜合上述,電容器靜態過電壓系數可達如下數值:K=K1×K2×K4×K5。


              3電抗器參數的選擇和計算


              為防止電容器組在投入過程中的合閘涌流,引起電容器端的電壓升高而損壞電容器,一般電容器組可選配0.5%~1%的電抗器。如系統中有諧波源,電抗器的選擇要從消除和抑制諧波,防止發生諧振方面來考慮。由于35KV和10KV系統都為不接地系統,變壓器接線組別均為Y/D接線,可隔離系統中的三次諧波,通常性質的諧波源一般都不含偶次諧波,為此電抗器的選配以抑制5次以上的諧波為目的。5次諧波諧振時,X5L=5ωL,X5C=1/(5ωC),X5L-X5C=0,5ωL-1/(5ωC)=0,5X1L-(1/5)X1C=0,X1L/5X1C=1/25=4%,其中XC為容抗,XL為感抗,為確保5次及以上的其它高次諧波不諧振,一般取可靠系數1.5,則電抗率為XL/XC=1.5×4%=6%。


              4110KV變電所10KVⅡ段電抗器燒毀


              110KV黎城變電所10KVⅡ段電容器組,電容器型號為BFM68-12/31/2-100/1W,電抗器型號為CKSGQ-108/12/31/2-4.5%。2004年5月16日投入系統運行,10月26日17點30分,運行人員巡視發現電抗器B、C相冒煙燒壞。


              110KV黎城變電所10KV為單母線分段接線,事故當日,10KV單母線不分段運行,Ⅰ、Ⅱ段電容器組并列,容量均由2400KVAR減少為1800KVAR,由于串聯電抗器無調節分頭,與原電容器組的阻抗比仍為XL/XC=4.5%,電抗器的實際感抗為2.268W,電容器的容抗為50.4W。電容器容量改為1800KVAR后,電容器的容抗為67.3W,阻抗比變為XL/XC=3.375%《4%,當系統中出現5次以上諧波時,電容器組已呈容性,不能有效地抑制5次以上諧波,此時在一定條件下(如加上系統電抗),就會使整個電容器組產生嚴重的5次諧波諧振,并產生嚴重的過電壓和過電流,對電容器組內所有元器件絕緣產生嚴重的破壞。


              110KV黎城變電所10KV母線上接有理士電池有限公司高壓用戶,該用戶的主要生產設備為充電機,約有40臺,每臺輸入功率140KW,采用了三相6脈沖整流,從理論上看存在6±1次的諧波。對該公司諧波進行實測,發現5、7、11次諧波分量相當高,總諧波量與基波的比值高達29%,特別是5次諧波,會在電容器組運行狀況下產生諧振。


              5結論


              通過對電容器組運行及發生諧振時的定性定量分析可得出:如系統中無諧波源,母線上僅裝有一組電容器組時,可不裝設電抗器;一條母線上裝設兩組及以上電容器組時,為防止一組電容器在切除、故障跳閘引起另一臺電容器的電壓異常升高而損壞電容器組,可選用0.5%~1%的電抗器。電容器組容量變化很大時,可選用與電容器同步調整分接頭的電抗器。系統中有諧波源時,應根據諧波源的情況,確定具體抑制諧波的措施,通常選用6%的電抗器,就能達到消除系統中5次及以上次諧波的高次諧波引起的諧振發生。


              【上一個】 諧波治理的總體思路與預防措施
              【下一個】 什么是諧波,諧波治理節電目的與作用

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