電網(wǎng)諧波對并聯(lián)無功補償電容器危害分析

摘要：伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生活有了更高層次的要求，電能成為人們生活與娛樂不可缺少的一部分。而電力企業(yè)在對電網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)時，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)諧波對于并聯(lián)無功補償電容器具有一定的危害，這種危害對電網(wǎng)以及電氣設(shè)備都會造成極大的損失，解決這個問題對國家電網(wǎng)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的意義，有利于我國電網(wǎng)的蓬勃發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)諧波；并聯(lián)無功補償電容器；諧波電流；電網(wǎng)維護(hù)；電氣設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM531 文章編號：1009-2374（2015）19-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.075

近些年來，電網(wǎng)諧波電流造成的危害越來越頻繁，尤其是對并聯(lián)無功補償電容器的危害更為嚴(yán)重，甚至?xí)斐呻娙萜鞯臒龤?，?yán)重時會產(chǎn)生火災(zāi)，相關(guān)部門對此必須將電網(wǎng)諧波電流的抑制問題進(jìn)行重視，找到解決此問題的措施并進(jìn)行大力實施，要對此問題的嚴(yán)重性給予高度重視，以積極的態(tài)度面對此問題，以達(dá)到抑制電網(wǎng)諧波對并聯(lián)無功補償電容器的危害的目的，促使電網(wǎng)的安全運行，為人們的安全用電提供保障。

1 電網(wǎng)諧波電流的產(chǎn)生以及危害

1.1 電網(wǎng)諧波電流的產(chǎn)生

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力行業(yè)的發(fā)展也極為迅速，電網(wǎng)的分布范圍也越來越廣，而且在建筑業(yè)、工業(yè)等行業(yè)不斷發(fā)展中，由于使用的電氣設(shè)備數(shù)量的增加，對電網(wǎng)負(fù)載的要求也越來越高。在當(dāng)今電網(wǎng)運行的過程中，由于出現(xiàn)過多的非線性負(fù)載，會產(chǎn)生諧波電流，諧波電流的不斷疊加會造成電網(wǎng)中電流過大，對于無法承受大電流的電網(wǎng)以及電氣設(shè)備會造成一定的

破壞。

1.2 電網(wǎng)諧波電流的危害

電網(wǎng)為人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)以及工作提供了可靠的電能，但是電網(wǎng)在運行中，電網(wǎng)諧波會對并聯(lián)無功補償電容器產(chǎn)生一定的危害。例如，在廣西電網(wǎng)公司中，發(fā)生一起由于電網(wǎng)諧波對無功補償電容器產(chǎn)生影響，導(dǎo)致電容器發(fā)生燒毀的情況，最后發(fā)展成整個電網(wǎng)癱瘓，對于廣西電網(wǎng)公司造成了非常嚴(yán)重的損失，由此看出，電容器在電網(wǎng)運行過程中是必不可少的組成結(jié)構(gòu)之一，當(dāng)受到電網(wǎng)諧波電流的影響，就會使電容器產(chǎn)生額外的熱量，電容器的溫度升高增加了電容器的有功耗損，而且，對并聯(lián)無功補償電容器的使用壽命也將產(chǎn)生一定的影響，會加快電容器的老化。另外，電網(wǎng)諧波電流還可能使并聯(lián)無功補償電容器出現(xiàn)過負(fù)荷的現(xiàn)象，以至于電容器出現(xiàn)燒毀故障，對電網(wǎng)的正常運行造成極大的損失，對周邊人群用電的可靠性、安全性也將帶來一定的影響。

2 電網(wǎng)諧波方法機理

電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)展的過程中，經(jīng)過數(shù)次的改進(jìn)和完善，主要是本著電網(wǎng)系統(tǒng)供電的安全性、可靠性為目的來進(jìn)行完善，其中并聯(lián)無功補償電容器就是重要的應(yīng)用設(shè)備之一，對提高電網(wǎng)功率因素的等效電路有著極大的作用（如圖1所示）。

圖1 等效電路圖

圖1中的I為電網(wǎng)諧波源所產(chǎn)生的諧波電流，XS為電網(wǎng)系統(tǒng)中的等效基波感抗，RS作為電網(wǎng)系統(tǒng)的等效電阻，IS作為電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波電流，IC作為進(jìn)入到并聯(lián)無功補償電容器的諧波電流。作者通過大量的實踐證明，如果為了提高電網(wǎng)系統(tǒng)的功率因數(shù)而實施電容器無功補償?shù)脑?，雖然能夠給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來一定的效益，但是，如果并聯(lián)無功補償電容器設(shè)置的參數(shù)與實際電網(wǎng)運行不符合的話，就會產(chǎn)生大量的諧波電流，甚至電容器的運行會放大諧波電流而產(chǎn)生諧振的現(xiàn)象，長期處在這種情況下運行，不僅會對電容器的使用壽命產(chǎn)生一定的影響，嚴(yán)重時甚至?xí)龤щ娙萜鳎斐呻娋W(wǎng)諧波并聯(lián)無功補償電容器出現(xiàn)嚴(yán)重故障。

3 如何有效地抑制諧波電流

3.1 在并聯(lián)無功補償電容器中串聯(lián)電抗器

通過以上的分析得知，諧波電流不僅對電網(wǎng)的損害極大，對電氣設(shè)備也會造成一定的損傷甚至燒毀，對電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性等都造成極大的影響，因此，抑制諧波電流的工作也成為電網(wǎng)系統(tǒng)的重點工作。為了更好地抑制諧波電流放大對電容器造成的損壞現(xiàn)象，作者通過大量的實驗尋找到既經(jīng)濟又實惠的可行方法，該方法主要是將并聯(lián)無功補償電容器中串接大小適當(dāng)?shù)目招碾娍蛊?。該方法在實施的過程中，主要是根據(jù)注入電網(wǎng)系統(tǒng)中的諧波次數(shù)、供電系統(tǒng)條件、補償電容器參數(shù)以及限制指標(biāo)等方面進(jìn)行分析，再選擇一個適當(dāng)大小的電抗器串接到電容器中，提高并聯(lián)無功補償電容器的電抗率，從而有效地抑制諧波電流對并聯(lián)無功電容器的影響。就現(xiàn)階段電抗器的電抗率來說，主要分為12%、6%、4.5%、<0.4%四種，一般情況下并聯(lián)無功補償電容器中接入4.5%電抗率的配置，當(dāng)然，具體的接入配置還需要根據(jù)實際情況來定，如果配網(wǎng)的三次諧波較大的話，為了提高并聯(lián)無功補償電容器運行的可靠性，應(yīng)采用12%電抗率進(jìn)行配置，從而達(dá)到抑制電網(wǎng)諧波的作用，避免或降低對并聯(lián)無功補償電容器的影響。

3.2 電抗器參數(shù)的選擇

以上提到的抑制電網(wǎng)諧波對并聯(lián)無功補償電容器的影響，主要采取的是串聯(lián)電抗器的方式，而對串聯(lián)電抗器參數(shù)的選擇非常關(guān)鍵，如果選擇電抗率不適宜的話，就會造成串聯(lián)的電抗器雖然花費了一定的資金，但是卻無法起到更好地抑制諧波電流的作用，甚至增加電容器的功耗。串聯(lián)電抗器能讓諧波下的電容器回路總阻抗均顯示為感性，這樣才能從根本上消除電網(wǎng)中所產(chǎn)生的諧波，如果總阻抗為容性的話，就無法對電網(wǎng)諧波起到抑制的作用，要達(dá)到這個目的，必須進(jìn)行電抗率的計算，主要計算如下：

P=MNc/x2

式中：P為串聯(lián)到并聯(lián)無功補償電容器中電抗器的工頻感抗；M為可靠系數(shù)，一般情況下可靠系數(shù)取1.1～1.4之間；N為并聯(lián)補償電容器的工頻容抗；x代表可能注入電容器的最低次諧波次數(shù)。通過上式來計算出電抗器的電抗率，再結(jié)合《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范（GB 50227-2008）》，可以確定不同的并聯(lián)無功補償電容器該需要多少電抗率的電抗器。

另外，還應(yīng)注意串聯(lián)的電抗器與補償電容器額定電壓存在的匹配問題，如果并聯(lián)無功補償電容器中串聯(lián)電抗器的話，并聯(lián)補償電容器的端電肯定會升高，而在這個過程中，必須要考慮到《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》中對電容器運行電壓的標(biāo)準(zhǔn)，同時，要嚴(yán)格按照《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》中對變電站母線電壓的要求，必須保證串接電抗器后的電容器符合規(guī)范要求，同時還要確保變電站的母線電壓在規(guī)范范圍內(nèi)運行，這樣才能真正發(fā)揮出并聯(lián)無功補償電容器的作用，否則將會引發(fā)電網(wǎng)故障，造成更大的經(jīng)濟損失。

4 結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)在正常運行的過程中可能會出現(xiàn)電網(wǎng)諧波，這種情況不僅影響了電網(wǎng)的正常運行，也對并聯(lián)無功補償電容器產(chǎn)生一定的破壞。通過本文對電網(wǎng)諧波對并聯(lián)無功補償電容器危害的分析，作者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，以及自身對電網(wǎng)諧波危害的認(rèn)識，主要從電網(wǎng)諧波電流的產(chǎn)生、電網(wǎng)諧波電流的危害、電網(wǎng)諧波方法機理以及如何有效地抑制諧波電流等方面進(jìn)行分析，希望通過本文的分析，對提高電網(wǎng)的運行效率，確保并聯(lián)無功補償電容器的正常運行給予一定的幫助和

啟發(fā)。

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作者簡介：梁珂（1973-），男，廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉林供電局工程師，研究方向：變電檢修及管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）