变电站补偿电容器的谐波问题分析.pdfVIP

摘 要 摘 要 在电力系统中，由于非线性负荷的作用，使电压和电流的波形发生 畸变，电网中出现了大量的高次谐波，从而导致电能质量下降。随着各 类非线性负荷所占比例的逐年增大，谐波问题愈加突出，严重时已威胁 到电力系统的安全和经济运行，谐波污染到了不得不治理的时候了。 本文首先介绍了目前电力系统中存在的主要谐波源及其对电力系统 的危害，并列出了治理谐波的一些主要技术措施和对这些措施评价。本 文主要以汤阴220KV变电站为实际研究对象。汤阴变电站是豫北一座枢 路，其中的汤牵线是专为牵引变电站供电的110KV线路。由于电力机车 属于大功率的非线性负荷，且三相不对称，在其运行过程中必然会产生 较大的高次谐波和负序电流。这些高次谐波电流已经给该站的无功补偿 电容器带来一些不利的影响。近年来，汤6C电容器频繁烧保险，不能 正常运行：2001年7月份，汤阴变电站汤7C电容器的放电PT爆炸着火， 汤7C开关爆炸。 鉴于汤阴变电站的谐波主要来自电力牵引负荷，本文列举了电力机 车几种主要车型的结构以及它们产生谐波的概况，得出了电力机车的各 次谐波电流幅值和相角具有较大分散性的特点。针对汤阴牵引变电站的 牵引交压器，分析了阻抗匹配平衡变压器的结构及其高压侧注入电网的 谐波，推导了有关计算公式。通过理论分析并结合汤牵线的实测谐波数 据，归纳了电力牵引负荷注入汤阴变电站的谐波的特点。 由于电网谐波问题的复杂性，必须采取理论分析和实际测量相结合 的办法，文中介绍了我们的测试工作。论文对现场谐波测试工作中，谐 波测试仪的数据接收方式作了改进，并专门开发了谐波数据处理软件。 实践表明这大大提高了谐波测试样本的采集速度和谐波数据后续分析处 理的效率。论文对所测的谐波数据进行了分析，并列出了部分实测数据。 根据有关公用电网谐波的国家标准，计算出汤牵线注入汤阴变电站的谐 波电流允许值，从实测数据可以得出一些重要结论：汤牵线7次谐波电 压含有率的最大值接近国标中的限值，汤牵线的谐波电压总畸变率的最 大值己超标：汤牵线注入电网的3、5、7、9次谐波电流都超标；汤6C 电容器的5次谐波电流含有率较高，最高达到44％；汤7C和汤8C电容 摘 要 器的7次和9次谐波电流含有率偏高，原因可能是发生了谐波电流放大 现象。 本文在分析了汤阴变电站各元件的谐波参数。利用汤7C的实测数 据验证了将电容器的n次谐波阻抗视为其基波容抗的n分之一这种方法 的精确性。根据近似估算法。利用短路容量计算出了220kV侧系统的基 波阻抗。在此基础上，给出了该站的谐波分析等值电路图，确定了该站 关于谐波次数11的导纳函数B(n)的表达式。当两台主变低压侧补偿电容 器组具有不同的投切组合时，导纳函数B(n)也相应地具有不同表达式。 据此．对该站进行了串联谐振分析和并鞋谐振分析，并结合测试数据和 有关变电站的运行记录，指出了导致该站电容器汤6C频繁烧保险的主 要原因是5次谐波电流含量偏高，引起汤7c放电PT爆炸也是因为7次 和9次谐波电流被放大。 针对这些导致汤阴变电站补偿电容器故障的原因，提出了相应的谐 波治理措施，包括针对汤6C电容器5次谐波电流含量偏高的原因，提 出了停运汤6C电容器或者通过把汤5C电容器的部分容量并入汤6C电 容器(汤5C其余部分停运)以增加汤6C谐波承受能力的措施；针对# 2变低压侧7次和9次谐波电流被放大的现象，提出了在汤7C电容器上 加装一定百分比的串联电抗器的措旌。验算表明，采取措旄后，汤6C 电容器的5次谐波电流含有率有所降低，#2变低压侧的谐波电流放大 现象也得到改善，各电容器的电流都不会发生过载。 最后，还根据电力牵引负荷三相不对称的特点，分析了阻抗匹配平 衡变压器在不同负荷条件下的负序电流，对如何减小电力牵引负荷的负 序电流提出了～点建议。 【关键词】：电力机车串联谐振并联谐振谐波放大 II 摘 要 Abstract In waveformsof currentaredistorted