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高压并联电容器是电力系统重要的设备,通常用来补偿无功。
由于容性特质,高压并联电容器组对谐波非常敏感,容易形成谐波放大,甚至是谐振。
布置串联电抗器是首选的技术手段。
下表为常见的串抗率及用途。
用途 | 串抗率 |
抑制涌流 | 0.1-1% |
抑制3次以上谐波 | 12% |
抑制5次以上谐波 | 5% |
上述谐波与串抗率的选择主要考虑的是电容器支路串联谐振的问题。
实际上,高压并联电容器组与系统阻抗,在特定的谐波下也可能发生谐振,这个往往被忽视。
相应的计算公式如下:
式中:
Q为发生n次谐波谐振的电容器容量(MVar)
Sd为并联电容器安装位置的母线短路容量(MVA)
n 为谐波次数
K 为串抗率
某日,某变电站电容器保护过流一段动作,现场检查大量电容器单元出现鼓肚、变形、漏油、瓷套断裂等问题。
初步检查,排除回路短路问题。
进行谐波测试及谐振情况验算
电容器连接母线短路容量140MVA,并联电容器组投入容量为18Mvar,串抗率为12%。
现场测试母线谐波数据如下表:
谐波次数 | 谐波电流有效值(A) |
2 | 40 |
3 | 43 |
5 | 110 |
7 | 60 |
代入谐振公式
求得n=2,即在二次谐波作用下可能发生谐振。
综上,高压并联电容器投入后,会与系统中二次谐波产生谐振,造成电容器组、电容器单元过流、过压,从而造成设备损坏。
对于可能存在的谐振,在设计阶段应该会进行相应的考虑和验算。但随着电力系统的持续发展,网络拓扑的变化,非常有可能系统短路容量与电容器在特定的频率下发生谐振。
建议运行中应该定期进行验算。
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