采用電抗器治理諧波的效果分析

      摘 要：隨著電力電子裝置的廣泛應用，諧波問題已成為當今電網污染的首要因素。文章對變頻器產生的諧波影響及對電抗器的濾波效果進行計算分析。防止選用不當影響生產。

      關鍵詞：諧波治理；電抗器

      1、引言
      2005年5月，某變電所電氣設備的調試階段，發(fā)現(xiàn)變頻器驅動的電機在開機時即跳閘或運行幾分鐘就跳閘的釹障現(xiàn)象，電機不能正常帶負荷運行，經過現(xiàn)場的取樣分析，發(fā)現(xiàn)是變頻器產生的諧波引起的。

       2、諧波數(shù)據(jù)測試
       為了對變頻器產生的諧波進行充分分析，用FLUKE一41諧波測量儀(電壓精確度：0．5％+2；電流精確度：0．5％+3頻率精確度：士0．3Hz)對變頻器輸入側的電源波形進行測試。(測試電機容量220kW，運行頻率21.3Hz)。

       從表1中可以看出，3次、4次、5次、7次諧波均超過了GB／T14549—93標準范圍。

      3、諧波的抑制措施及效果分析為了抑制諧波，在變電所0．4kV母線上各安裝了一組容量為200kvar的電容器，由生產廠家提供成套無功補償裝置，其中配置了電抗率為5．5％的串聯(lián)電抗器，隨電容分六步投入，單步容量為50kvar，電容器組投入運行后，經過實測發(fā)現(xiàn)，母線電流總諧波畸變率最高達到24．1％，其中5次諧波的畸變率最高達到19．1％。為了檢驗串聯(lián)電抗器抑制諧波的效果，對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進行了分析，發(fā)現(xiàn)不投電容器時，變頻器運行臺數(shù)減少，母線總諧波電流畸變率降低，各次諧波電流畸變率也降低。電抗器運行臺數(shù)不變，投入電容后，功率因數(shù)提高了，各相電流有效值降低，各相電流諧波畸變率降低，母線電壓基本保持不變，但各次諧波的電流畸變率并沒有發(fā)生明顯變化。諧波電流仍然高于國標規(guī)定值。抑制諧波的效果不是很明顯。

      我國國家標準GB50227—95《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》規(guī)定：用于抑制諧波，當并聯(lián)電容器裝置接入電網處的背景諧波為5次及以上時，串聯(lián)電抗器宜取4．4％一6％，當并聯(lián)電容器裝置接人電網處的背景諧波為3次及以上時，串聯(lián)電抗器宜取12％，亦可采用4．4％一6％和12％兩種電抗器。根據(jù)設計規(guī)范，現(xiàn)選用的電抗器為5．5％，似乎也在選用范圍內，但抑制諧波效果不明顯。

      4、對電抗率的選擇分析
      4．1該變電所內系統(tǒng)及元件的參數(shù)

      由計算知，200kvar的電容器組配置電抗率為5．5％的串聯(lián)電抗器不會發(fā)生發(fā)生3次、5次、7次諧波并聯(lián)諧振或接近于諧振。

      4．3限制涌流計算分析
      電抗率選擇5．5％時，按照現(xiàn)場實際coscp從0．87調整到0．97，電容器投入3步(50+S0+25)kvar，即125kvar計算：

       式中：Q一電容器組的總容量；Qo一正在投入的電容器組的總容量；根據(jù)GB50227—95(5．5．3條)：并聯(lián)電容器裝置的合閘涌流限值宜取電容器組額定電流的20倍。由計算可知，200kvar的電容器配置電抗率為5．5％的串聯(lián)電抗器，在任意一步電容器投入時，涌流都能得到有效限制。

      4．4運行電壓升分析

      式中：Uc一電容器端子運行電壓(kV)；Us一并聯(lián)電容器裝置的母線電壓；s_電容器組每相的串聯(lián)段數(shù)。投入電容后，電容器端子運行電壓小于電容器接人處的母線電壓，所以電容器投入運行后，不會引起母線電壓升高。

     4．5諧波電壓放大率分析

     sd為電容器裝置接入處母線的短路容量；QcN為電容器裝置容量，計算數(shù)據(jù)見表3：

      5、結 論
      (1)從計算結果可以看出，選擇5．5％的串聯(lián)電抗器對3次諧波電壓的放大率FvN為1．19；對4次諧波電壓放大率FvN為4．66．200kvar的電容器配置電抗率為5．5％的串聯(lián)電抗器，產生了3次、4次諧波的放大。因此可以判斷在如此諧波背景下，200kvar的電容器配置電抗率為5．5％的串聯(lián)電抗器是不恰當?shù)模?/FONT>