電網(wǎng)諧波對電容器的影響

殷明

摘要

近幾年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國電力系統(tǒng)在要一定程度上已得到了迅速地發(fā)展。其中，在電力系統(tǒng)的運行中卻存在著一定的諧波電壓和諧波電流，隨著電網(wǎng)中諧波含量的不斷升高，其對各種電氣設(shè)備的正常運行也產(chǎn)出了較大的影響。同時，電容器作為電網(wǎng)中一種重要的元件，其也會受到電網(wǎng)諧波的影響，進(jìn)而影響到電容器的正常運行。本文主要對電網(wǎng)諧波對電容器的影響進(jìn)行了一定的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)諧波 電容器 影響

當(dāng)前，在現(xiàn)代社會的發(fā)展中，隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其中的用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)在一定程度上也發(fā)生了相應(yīng)的改變，大量的非線性負(fù)荷同時也成為了電網(wǎng)中的主要諧波源。為保障電容器的正常運行、提高電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量，人們需加強對電網(wǎng)諧波的研究，以在處理好諧波與電容器關(guān)系的前提下促進(jìn)電力的進(jìn)一步生產(chǎn)。下面主要就此問題進(jìn)行了一定的探討。

1 電網(wǎng)諧波的簡要概述

理想情況下，電網(wǎng)的電壓和電流均有純正的正弦波曲線，但近些年來電網(wǎng)中使用大量各種非線性負(fù)荷產(chǎn)生了各次諧波注入電網(wǎng)，當(dāng)諧波流入變電所裝置時，電網(wǎng)諧波和電力電容器之間則會相互影響，從而導(dǎo)致電壓電流波形畸變、危機電容器安全運行等重要設(shè)備造成不良的后果，且還會直接影響到用戶的生活。

通常情況下，諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就會形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波，其大致的原因可以從以下兩個方面加以分析。

1.1 由于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件

當(dāng)電網(wǎng)中存在某些設(shè)備和負(fù)荷具有非線性特性時，所加電壓與產(chǎn)生的電流不成線性關(guān)系，造成電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，出現(xiàn)高次諧波，即產(chǎn)生諧波電流和電壓。目前造成電網(wǎng)諧波的主要因素是大型晶閘管變流設(shè)備和大型電弧爐。

1.2 交流發(fā)電機、變壓器、電容器等在運行中可能成為電網(wǎng)諧波源

如交流發(fā)電機內(nèi)部的定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙分布不均勻，從而會造成三相電勢中含有一定數(shù)量的奇次諧波；變壓器的勵磁電流中含有奇次諧波成分，則會構(gòu)成主要的穩(wěn)定性諧波源；投切空載變壓器和電容器時的合閘涌流也會形成突發(fā)性諧波源。

2 電網(wǎng)諧波對電容器的影響

由于電網(wǎng)諧波的存在，其便會在一定程度上給電容器的正常運行帶來一定的影響。因此當(dāng)下加強研究電網(wǎng)諧波對電容器的影響則顯得至關(guān)重要，其對保障電網(wǎng)的安全運行具有非常重要的作用。

2.1 加大電容器回路電能的損耗

通常在電容器的回路中，其通常會串聯(lián)相應(yīng)的電抗器，其中電容器的模型是電阻和電容的串聯(lián)，電抗器是電阻和電感的串聯(lián)。根據(jù)物理知識可以得知，電容電路的有功損耗功率與電容器回路中總電流有關(guān)，其中總電流還包括回路中的諧波電流。當(dāng)系統(tǒng)存在諧波時，電容器回路中電流波形的畸變程度會越來越大，此時諧波電流的含量也會升高，進(jìn)而造成電能損耗的增大。

2.2 導(dǎo)致電容器及整個系統(tǒng)故障

電容器投入運行時諧波電流和電壓畸形更為嚴(yán)重，且高于電容器切除運行時的情況，以此充分說明了單純的電容器補償裝置對諧波有放大效果，若發(fā)生諧振則等會有嚴(yán)重災(zāi)害發(fā)生。電容補償裝置的揉入會使電流畸形惡化，且大量諧波電流流入電容器使以因非線形負(fù)荷在運行時產(chǎn)生諧波電流，并經(jīng)電容器和系統(tǒng)電抗阻成的類似LC的抗震電路，將諧波電流放大流入電容器中，極易造成電容器過電流故障，且有諧波存在的系統(tǒng)中，當(dāng)容性和感性共同存在，則極易使容性電容器和感性系統(tǒng)在諧波頻率下發(fā)生串聯(lián)和并聯(lián)的諧振，方法諧波，增強諧波對補償裝置的影響，嚴(yán)重時影響整個系統(tǒng)。

2.3 減少電容器的使用壽命

在電網(wǎng)運行過程中，諧波會在一定程度上降低電容器的使用壽命，其具體主要表現(xiàn)在以下幾個方面中。

2.3.1 由于影響到電容器的局部放電性能，從而影響到了電容器的使用壽命

通常情況下，電容器的局部放電性能是由起始放電場強和局部放電熄滅場強兩個不同的參數(shù)來表示的，當(dāng)該系統(tǒng)中存在諧波時，其便會使電壓波形發(fā)生畸變現(xiàn)象，該波形也會呈現(xiàn)出不同程度的尖頂波，此時電壓的峰值便會增大，而局部的放電時間也會增長，如此便會在一定程度上加速變?nèi)萜鹘橘|(zhì)的老化，從而影響到變?nèi)萜鞯氖褂脡勖?/p>

2.3.2 電容器工作電壓升高的原因，而縮短了其本身的使用壽命

根據(jù)相關(guān)資料可以得知，電容器的絕緣介質(zhì)工作壽命是與電容器的工作電壓成反比例的關(guān)系的，而當(dāng)電網(wǎng)中有諧波存在時，其電壓值是升高的，因此與之相對應(yīng)的電容器工作壽命便會降低。

2.3.3 電能損耗的增大也會在一定程度上影響電容器的使用壽命

在電網(wǎng)運行過程中，電能損耗的加大會升高電容器的工作溫度，而一般電容器的介質(zhì)工作溫度越高，其老化速度也會增加，因此也便會造成其使用壽命的降低。

3 結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)的運行中，電網(wǎng)諧波對電容器的運行具有非常重要的影響。因此，在實際的作業(yè)過程中，為了有效地促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的發(fā)展，人們應(yīng)加強對諧波與電容器之間影響問題的研究。對于電容器來說，其主要是系統(tǒng)中無功補償?shù)闹匾?，而諧波在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時代下已逐漸成為電力系統(tǒng)中的一大污染源，因此為了有效地保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行，人們需加強對電網(wǎng)諧波的重視與研究，以在了解電網(wǎng)諧波產(chǎn)生背景的前提下采取有效地解決措施，以處理好諧波與電容器之間的矛盾關(guān)系，從而為電力行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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