諧波電流對無功補償?shù)挠绊懞艹R?,這實際上已經(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@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。
在電力系統(tǒng)中,變壓器與無功補償電容構成了一個LC并聯(lián)電路,如下圖所示。
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致無功補償裝置損壞。**,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
除了以上的諧振現(xiàn)象會導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
SVG---web
靜止無功發(fā)生器(Static VAR Generator,簡稱 SVG)是柔性交流輸電技術的主要裝置之一,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-web
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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