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电网谐波现状
 
    随着现代工业的发展,换流设备和电弧炉、不对称负荷等非线性用电设备在直流输电、冶金、化工和电气化铁路等领域得到广泛应用,这些负荷产生大量谐波注入电网,造成电压波形畸形,电能质量下降。
    非线性负荷(谐波源)呈上升趋势的原因主要是:①大功率可控硅技术的发展,使换流技术在化工、冶金及制造业、直流输电等领域得到广泛应用;②随着冶金行业的工业化、规范化的要求,许多超大功率的冲击性负荷被大量采用;③电气化铁路等不对称负荷建设规模逐年扩大;④大多数节能产品的推广;⑤民用建筑中的空调、风机、水泵等变频调速装置以及许多家用电器和低压用电设备也是谐波源。
 
电容器组谐波问题对策
 
    电容器组与电网谐波互相影响,解决电容器组谐波问题的原则应该是:①杜绝谐波谐振;②限制电容器对谐波的放大程度;③综合考虑电容器和电抗器对谐波的承受能力,当超出承受范围时,应考虑采用滤波器。
    抑制谐波放大和谐振的方法是多种多样的,采用何种方法应视电网情况、负荷性质等因素确定。在公共电网应主要考虑3、5次谐波的抑制;在用户站则应针对负荷的特征谐波,如三相桥式整流设备是5、7次谐波。抑制谐波采取的措施可遵循以下原则:①当谐波不是十分严重时,应考虑采用偏调谐电容器组,其主要目的是抑制谐振,部分滤除谐波和降低造价;②当谐波较为严重时,应考虑采用调谐滤波器,其目的是滤除谐波,改善电网电压质量,滤波器应滤除80%-90%的谐波;③当负荷是大功率波动性负荷时,除考虑滤波外,还应考虑无功功率的动态补偿,以克服电压的波动和闪变。
 
    随着社会的发展,用电负荷对电网谐波污染的增长趋势是无法改变的。当电容器组在谐波作用下,将造成谐波谐振放大,给电网和电容器造成危害。所以,应当加强用户的谐波管理,限制注入系统的谐波的放大程度,提高电容器承担过电流、过电压、过负荷的能力。这样,就能不断提高和改善电能质量,为建设“一强三优”的电网奠定坚实的基础。
 
谐波对电容器组的危害
 
    当谐波作用于电容器组时,将造成电容器组的谐波过电流、过电压和过负荷,引起电容器局部放电强度增大、绝缘老化、温度升高而过热,缩短电容器寿命和极板的机械谐波,导致电容器损坏。

因此,谐波对电容器的损害主要表现在绝缘效应、热效应和机械效应3个方面。

1绝缘效应

电容器的绝缘介质材料一般是有机绝缘材料,其老化的一般规律是电容器工作电压的介质材料指数次方与介质工作寿命的乘积为常数。电压每升高10%,电容器的寿命大约缩短1/2。谐波造成电容器的过电压和引起局部放电强度加大,都加速了电容器绝缘介质的老化,缩短了电容器寿命。同时,电容器的过电压会导致电晕,绝缘性能衰退,甚至击穿。

2热效应

在电压恒定情况下,对于有机介质电容器一般认为温度每升高8℃,寿命就要缩短1/2。当电容器在含有谐波的电源中运行时,因谐波过电压、过电流和过负荷而使其损耗功率大幅度增加。可见电网谐波往往造成电容器异常发热,严重影响电容器寿命。

3机械效应

在安装架上的电容器,其外壳与接线在交流电压作用下往往产生共振,有时还发生响声,而电容器内部的极板在谐波电压作用下会引起极板弹性振动,谐波电压一旦引起电容器极板的机械谐振,就要影响电容器介质的寿命。据某变电站运行人员介绍,安装于该站的电容器组平时声音很小,当该站出线的冶炼厂生产时,电容器组声音就很大,这就是谐波源对电容器组的机械效应引起的。

因此, 电容器组谐波的危害和威胁十分严重,我们必须严格限制电网谐波的畸变率,以及电容器的过电流和过电压,谐波严重的网络必须加装VLBD型滤波扼流圈(并非是限流电抗器)。

 
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