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並聯電容器諧振的基本原理

  並聯電容器是目前國內采用最普遍的無功補償設施,它是為了減少線路上因大量無功傳輸而引起的電能損失,解決地區無功電源容量不足,提高功率因數,保證電力係統安全經濟運行的重要措施。但是,隨著電力係統的發展和電力電子技術的廣泛應用,用電負荷的結構發生了重大的變化,大量的非線性負荷特別是電弧爐、電氣化鐵路、晶閘管調壓及變頻調整裝置的運行,由於其非線性、衝擊性以及不平衡性的用電特性,向電力係統注入大量諧波電流,電網的電壓波形發生畸變,嚴重地影響了電能質量。

當一個諧波源在諧波頻率下,激勵一個感抗與容抗大小近似相等的電路,則該電路就會發生諧波諧振。電容器的諧波容抗和係統諧波感抗的配合,將造成注入諧波的並聯諧振或9I在线看片成人免费及諧波的成倍放大,使並聯電容補償裝置中的電容器和串聯電抗器產生諧波過電流、過電壓和過負荷,致使電容器異常發熱,並使電容器的局部放電性能下降,加速絕緣介質的老化,經過一段時間的積累,促使電容器和串聯電抗器的損壞。同時使係統諧波水平升高,影響電網的安全經濟運行。故需要弄清並聯電容器諧波諧振的原理,找到切實解決這一問題的方法。

諧波電流產生於可控矽、電弧爐、點焊機等非線性用電設備即諧波源並通過供電網絡流向係統。對配置電容補償的係統,諧波電流可通過係統及電容支路構成回路，如圖所示。

  諧波對電容補償裝置的危害

  並聯電容補償裝置連接於係統,其基波電流、電壓無功決定係統的電壓基波。當係統電壓為額定值時,其基波電流、電壓、無功均為額定值。當諧波注入時,便造成電容器的諧波過電流、過電壓和過負荷,引發電容器局部放電強度增大,絕緣電老化,溫度升高而過熱,縮短電容器組壽命和引發電容器極板的機械諧振等,從而導致電容器組損壞。因此,諧波對電容器的損害主要表現在絕緣效應、熱效應和機械效應個方麵。

  機械振動效應

  在安裝架上的電容器,其外殼與接線在交流電壓作用下往往產生共振,有時還發出響聲。而電容器內部的極板在諧振電壓作用下,會引起極板彈性振動,諧波電壓一旦引起電容器極板的機械諧振,就要影響電容器介質的使用壽命。據某變電所運行人員介紹,安裝於該所的電容器組平時聲音很小,但當由該所出線的冶煉廠生產時,電容器組聲音就很大,這就是諧波源對電容器組的機械效應引起。所以,電網中的電容器補償裝置受諧波的危害和威脅是十分嚴重的。由於諧波並聯電容器諧振特性分析的過電壓影響,使電容器的局部放電性能下降,同時由於諧波過電流和過負荷,致使電容器異常發熱,從而加速電容器絕緣介質老化,縮短電容器的使用壽命。因此,在實際電網運行過程中,必須嚴格限製電網諧波的畸變率,以及電容器的過電流和過電壓。