分析消谐电抗电容器补偿系统在变电所中的应用 赵德均（国网浙江诸暨市供电公司，浙江诸暨３ｌ１８００） 【摘要】随着我国经济的发展，科学技术水平在不断提高，电力系统中各种新技术层出不穷，有效地推动了电力系统的发展。消谐电抗电容器 补偿系统是近年来发展的一种新的科技体系，有着很大的经济效益和社会效益。笔者通过大量的工作实践，结合实际分析了消谐电抗电容器补 偿系统在变电所中的应用原理和一些特出优点，为消谐电抗电容器补偿系统在变电所领域的推广做出了有意义的探索。 【关键词】消谐电抗电容器补偿系统；变电所；应用 【中图分类号】ＴＭ５３ １．４ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１００６—４２２２（２０１４）０４—００７３—０２ 引言 在我国现在的电力系统中．变电所的控制系统已经普遍 采用了综合自动化技术，部分变电所实现无人值守。采用新的 自动化技术．不仅保证了安全、稳定的工作状态．还明显降低 电所的未来发展提供了更多的发展方向。本文通过笔者大量 ２消谐电抗电容器的主要工作原理 消谐电抗电容器是指在舍有谐波的系统中．为了能够避 免受谐波影响导致谐振等现象发生，是用来改善功率因数的 电容器应串联电抗器，其中每段电容器组分别由和电容器串 产生的任何谐波下．必须使电容器回路的总电抗是感抗而不 了操作成本．提高了经济效益．消谐电抗电容器补偿系统为变 联电抗器组成 对于消谐电抗电容器感抗值的选择要在可能 的生产实践。结合实际情况，以玻璃纤维厂的情况为例，对消 谐电抗电容器补偿系统在变电所中的应用中的好处进行讨论 分析。 是容抗，才能够从根本上消除工作中产生谐振的可能性。是一 种科学合理的使用工具，可以在变电器的使用中起到非常关 键的作用。 １谐波对电容器的主要影响分析 １消谐电抗电容器补偿系统在变电所中的好处 ２．一般情况下，高次谐波对周期性非正弦交流量进行傅立 谐波频率对电容器的影响主要体现在．由于电容器的容 抗和频率成反比．所以谐波阶次越大，所呈现出的阻抗越少， 叶数展开时所得到的大于基波频率数倍的各次分量，基波是 指具有相同分量频率与工频。我们以在玻璃纤维生产中的使 用为例．为了保证窑炉温度和拉丝工况恒定．大量使用电助 并且电力电容器对谐波电压十分的敏感，当电容两端有谐波 电压的时候。电容器对谐波的阻抗就变得很小，这样的轻快下 熔、变频器等晶闸管变流设备，使用中就会产生大量谐波。从 就会加速电容器介质老化，很容易引发故障，影响使用寿命，而导致变压器内的铜和铁损耗量增大。引起电缆温度升高，造 还会导致电容器过负荷引发温升，引起事故或烧坏。而在电网 成电动机的不正常温升和机械振动，最终会出现设备能耗增 加和故障停电等一系列严重影响生产的问题。 我们就以玻璃纤维厂的实例进行对比分析．在实际使用 中使用单纯的电容器进行无功补偿操作时．系统内没有电容 与电网中的电感的存在，它们的谐振频率就有可能跟电网中 已有的谐波频率接近，也可能产生谐振的现象。使该频率的谐 波电流放大几十倍 详见图１、２ 中，我们通过不同测点可以得出，在我们使用变频器时，产生 的电流谐波总畸变率达到２００％。当基波电流是３８．２８Ａ，５次 谐波电流是２８．２８Ａ．７次谐波的电流是１３．０２Ａ：测试点２使用 晶闸管装置对电网的影响也是很大的。电流谐波总畸变率甚 至高达１０５％．主要的谐波有３次、５次和７次几种。变频器的 容量虽然变小但是同时数量增多了，所以对与整个电网的影 ） ｉ ｌ Ｔ 二＝） 妇 ．－＿ 一 响来说也是很大的。我们选用的变电所１号使用组采用的是 两台容量４０ｏＯｋＶＡ的变压器．使用纯电容功率的因数补偿 柜，补偿容量为２￣６０００ｋＶａｒ，自然功率因数是０．７５，人工补偿 以后功率因数是０．８。在使用６年期间，多次出现电力仪表被 损坏，电容器发生膨胀．电容接触器被烧坏，电缆被烧毁，电容 失效等问题，带来了许多电能的浪费和生产不便。二号使用组 采用两台３２００ｋＶＡ变压器．我们用消谐电抗电容器组进行无 图２串联谐振 在图１中．谐波电流通过阻抗无穷大的回路期间，会形成 无穷大的谐波电压 无穷大的谐波电压会再电容器及电网期 间形成无穷大的电流。在图２中。当串联形成谐振时，电网内 的谐波会通补偿电流构成谐振．产生无穷大的电流。 功功率补偿，补偿容量２￣６５０ｋＶａｒ，自然功率因数０．７５。人工 补偿后功率因数０．８，同样使用６年，仍然使用良好，没有发生 过任何问题 ２．２现有谐波的影响状况对比 我们以玻璃纤维厂的实际情况为例，通过观测可以得知． 在企业的生产电网中就有大量谐波源存在。在运行中会产生 大量的谐波电流和谐波电压．当在电力系统中进行纯电容的 补偿时，谐波电流或电压就会与电容形成并联或串联的谐振． 就会导致电容器过电流引发烧毁。这就是１号采用纯电容器 由此可见．在同一样的条件和环境下．对二者的使用状况 进行对比不难发现。消谐电抗电容器在使用中的优点是非常 明显的。消谐电抗电容器补偿系统在使用中。不仅很少发生事 故，而且使用寿命更长．使用状况更加稳定。 补偿就会经常发生事故的主要原因。而在２号中，我们可以看 失和浪费。节约的资源，为企业带来巨大的社会效益。企业的 社会效益比经济效益更难获得。不是仅仅可以通过经济增长 出通过消谐电抗电容器的使用，明显消除了这些事故的发生。 ２．３消谐电抗电容器的容量选择 消谐电抗电容器主要就是抑制一般电容器引起的放大， 用于五次以上的谐波方法时。基波频率下的电抗器与电容器 就能取得的，在当今社会能源的节约是“利在当代，功在千秋” 的大事 是我们每个企业都必须要去做的。 ３．３提高设备运行率为企业带来经济效益 根据我们在玻璃纤维厂检测的结果可以看出．在低压系 电网谐波》规定的５％上限值。一旦电压谐波过高就会影响各 的比例一般要在６％左右。三次以上在１４％左右。所以在消谐 的补偿无功功率为标准进行选择．一定要使电抗器电敏的选 择能够使．电抗电容器形成串联谐振电路的谐振频率．保证调 谐低于电网中存在的最低次谐波的频率才可以。另外调谐电 抗电容器组是电感性的．一般是不会与系统产生谐振的。同时 电抗电容器的容量选择上．一定要根据实际情况，要以所需要 统母线电压畸变率高达６～１０％，明显超出国标《电能质量公用 种电气设备的正常运转。不仅降低了设备的使用性．还会因为 设备的不正常要严重影响到了工作效率。无谓的增加了维修 成本。设备的有效运行率，是企业生产的根本，只有保证了设 备的正常运行．才是企业发展的前提。通过消谐电抗电容器补 偿系统的应用，在为企业节省维修资金的同时，提高设备的有 效运转率．为企业带来直接的经济效益。 调谐电抗电容器组还可以吸收电网中的一部分低次谐波，这 也是采用消谐电抗电容器能够被广泛采用的原因。 ２．４谐波对电容设备的影响案例 图３为某厂内测量的结果．可以发现投入纯电容设备补 偿后导致的影响：每进行一次纯电容的不畅，谐波的电流会被 放大 ｌ棚．Ｏ ｌＳ玑０ ｌ柚ＬＯ ｌ 吼Ｏ ｌ２ Ｏ ｌｌＯ．Ｏ ＾正■。～越ｌｏｏ Ｏ ．Ｊｌ．＾． 一 ３．４提高电力设备的使用寿命带来的经济效益 消谐电抗电容器补偿系统的应用可以明显提高电力设备 的使用寿命。在任何企业中．已有设备的使用磨损都是影响经 粤纯粤尊拇蜘陆 投！ 入一—廉Ｌ … 鹅 …济效益的关键。以ＩＯＯＷ元的设备为例，使用寿命如果是１０ 年，那么每年的折旧费用就会是１０Ｗ元。同等条件下，如果提 高了设备的使用寿命，达到１５年的话．每年的折１日就是６．６ 万元．每年直接节省的资金达到了３４％，这还不算设备使用寿 命增加后带来的生产效益。由此可见．消谐电抗电容器补偿系 统，会为企业的发展带来稳定持续经济效益的。 Ｉ．． … 纂绶虫巍照 ‘ ．．．．＾‘ｌ；‘ｊ Ｊ 单辨 四 嬲 １＝’ ’ ｌ＾ 一．．．．．蚍Ｏ 船：Ｏ０ ３ｏ：日。 一 … 岬：∞ ￣ｏ：ｏ０ ４总结 随着科技的日益发展。新技术、新发明在各行业中的应用 越来越广泛。甚至已经成了企业发展动力的最主要因素。通过 碱械 一＾相｛撵波电流一Ｂ幸Ｈ谐被电液一Ｃ相｝蠢漩也藏 图３纯电容补偿放大谐波的案例 经过分析发现．谐波对单纯电容设备的补偿影响十分明 显，导致谐波被放大，损坏设备原件。也正是因为此。应用纯电 容补偿导致设备损坏的成因。 以上我们可以发发现．消谐电抗电容器补偿系统可以有效的 清除谐波对电容器带来的危害。采用消谐电抗电容器补偿系 统不仅有很高的实际效果，还会带来巨大的经济效益，是一项 值得推广的技术。笔者通过多年的工作总结，就消谐电抗电容 器补偿系统在变电所中的应用问题进行了一系列的讨论，提 出了自己的看法和见解．为消谐电抗电容器补偿系统的推广 做出了有意义的探索。 ３消谐电抗电容器补偿系统在变电所中带来 的经济效益 在企业中使用和推广消谐电抗电容器．可以消除纯电容 器使用中过流或过压引起的事故，明显提高了使用寿命，减少 了设备维修率 同时就会为企业节省大量的维修资金和设备 更换资金．直接转化成有效地经济效益。 参考文献 ［１】姜永志．消谐电抗电容器补偿系统在变电所中的应用【Ｊ】．技术开发， ２０１０（２）． ３．１降低电力损耗带来直接经济效益 在设备使用过程中，因为谐波导致额外的电能损耗，在企 业的能源消耗中占有很大的比例。根据玻璃纤维长的根据现 场测试可以看出．谐波波导致的电能损耗占总体电能损耗的 ［２］方维岚，陈德彪．带调谐电抗器的电容器组补偿系统在烟草低压变 电所中的应用［Ｊ】．电源世界，２０１２（５）． ［３】胡治国，张静，何银永．带谐波的无功补偿系统【Ｊ１＿东北电力技术， ２００５（６）． １５％．同时还会带来电压的损耗，谐波电压会导致配电变压器 的损失增加，还会引起电机中的整流变压器中的铁损量增加。 【４】李建明．电力谐波抑制与无源电力滤波技术【Ｊ】．电源世界，２００９（２）． ［５］茅建华．无源消谐滤波器ＬＣ参数选择原则的研究［Ｊ］．电力建设， 这方面损耗虽然难以计算．但日积月累也是很大的一部分浪 ２００５（５）． 费。另外谐波电压还会引起系统内的电机负载效率降低，加大 ［６】陈利飞，汪延宗．电力系统电压与无功补偿［Ｊ１．农村电气化，２００５（４）． 电力损耗 通过消谐电抗电容器．就可以直接避免这些方面导 致的浪费．为企业带来大量的经济效益。 收稿日期：２０１４—１—２１ ３．２带来的社会效益 在我们能源日益紧张的今天，对能源实行节约利用，走可 持续发展道路已经成为所有企业的发展方向。如何更好地利 用电力资源，一直是我们关注的重要社会话题。消谐电抗电容 器的推广和使用。可以明显的消除变电所工作中不必要的损 蹲 《ｉ