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電能質(zhì)量
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諧波電流對無功補償裝置帶來的影響及解決辦法

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2023-07-09分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂2

諧波電流對無功補償?shù)挠绊懞艹Ｒ姡@實際上已經(jīng)成為企業(yè)進行節(jié)能改造中不可避免的問題。節(jié)能改造中大量使用變頻器，而變頻器產(chǎn)生嚴重的諧波電流。這些諧波電流對原來的無功補償裝置造成了不同程度的損壞。

一、諧波對無功補償?shù)挠绊懗Ｒ姮F(xiàn)象
無功補償不能投切：這一般發(fā)生在無功補償控制器中寶含諧波保護裝置的場合，當檢測到諧波電流過大時，裝置進入保護狀態(tài)，同時會顯示諧波電流過大的提示信息：
無功補償裝置中的熔斷器燒斷：這是流過補償裝置的電流過大導(dǎo)致的；
無功補償裝置中的電容損壞（鼓肚、炸裂）：這是流過補償電容的電流過大，導(dǎo)致電容過熱引起的。
有時不僅無功補償會出現(xiàn)故障，甚至變壓器也會遭到損壞，造成這些根本的原因是諧波電流在無功補償裝置與變壓器構(gòu)成的回路中發(fā)生了諧振。
機械諧振的原理與電路諧振的原理相同。機械諧振是指在外力的作用下物體以其固有的振蕩頻率振動，當外力作用的頻率與物體的固有振蕩頻率相同時，物體的振幅變得越來越大，即使較小的外力也能夠?qū)е潞艽蟮恼穹?，這就是諧振現(xiàn)象。。有些物體幅度過大時，就會發(fā)生損壞。下圖所示的是一座橋梁在風力的作用下產(chǎn)生了諧振，然后發(fā)生坍塌的情況。這座橋梁僅僅使用幾個月。

機械諧振WEB

在電力系統(tǒng)中，變壓器與無功補償電容構(gòu)成了一個LC并聯(lián)電路，如下圖所示。

無功補償web

當負荷時諧波源時，會有諧波電流注入這個LC并聯(lián)電路。如果諧波電流的頻率與LC并聯(lián)電路的固有振蕩頻率相同，LC并聯(lián)電路就發(fā)生了諧振現(xiàn)象，電流在LC回路中逐漸增大，一直達到某一個很大的數(shù)值。這個很大的數(shù)值是發(fā)生諧振的諧波電流Q倍。Q稱為LC并聯(lián)電路的Q值，一般為10-15，Q值的計算方法：

Q=（L/C）½/R

諧波電流與LC并聯(lián)電路發(fā)生諧振使導(dǎo)致無功補償裝置損壞的主要原因。這里諧波電流相當圖一當中的風，LC相當于橋梁，當LC電路的振蕩頻率與諧波電流的頻率相同時，就發(fā)生了諧振，諧波電流被放大。

以上分析可知，當系統(tǒng)滿足兩個條件時會由于諧振導(dǎo)致無功補償裝置損壞。第一，有諧波電流注入系統(tǒng)中；第二，系統(tǒng)的固有振蕩頻率與諧波電流的頻率相同。在動態(tài)無功補償裝置中，投入的電容是隨時變化的，因此系統(tǒng)固有的振蕩頻率也隨時變化，如下圖

并聯(lián)電路web

除了以上的諧振現(xiàn)象會導(dǎo)致無功補償裝置故障外，即使沒有發(fā)生諧振，較大的諧波電流也會損壞補償電容。因為，無功補償電容的阻抗與頻率成反比，因此對諧波電流呈現(xiàn)較低的阻抗，當存在諧波電流時，電容會分流掉大部分的諧波電流，造成電容器過流。

二、解決辦法
1、靜止無功發(fā)生器SVG

靜止無功發(fā)生器（Static VAR Generator,簡稱 SVG）是柔性交流輸電技術(shù)的主要裝置之一，屬于并聯(lián)型動態(tài)無功補償裝置。它能夠發(fā)出或吸收無功功率，并且輸出可以變化以控制電力系統(tǒng)中的特定參數(shù)。在配電網(wǎng)中，將小容量的 SVG 安裝在某些特殊負荷（如電弧爐、地鐵等沖擊性和整流性負荷等）附近，可以顯著地改善負荷與公共電網(wǎng)連接點處的電能質(zhì)量，主要功能是提高功率因數(shù)、克服三相不平衡，消除電壓閃變和電壓波動等。
靜止無功發(fā)生器可以不受諧波的影響，滿足系統(tǒng)負荷變化時的動態(tài)動態(tài)無功補償要求；裝置運行時被控制為電流源，不存在與系統(tǒng)發(fā)生諧振的問題。

2、有源濾波器APF

有源濾波器（Active Power Filter，簡稱APF）是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。他的原理是從電網(wǎng)中檢測出諧波電流，經(jīng)內(nèi)部芯片快速計算、分析、比較，控制主功率單元產(chǎn)生一個與該諧波電流大相等而極性相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波成分。
可以解決系統(tǒng)中的諧波電流，系統(tǒng)中沒有諧波電流了，自然就不會對無功補償裝置產(chǎn)生影響。

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