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如何解决电容器无功补偿中的谐波问题

    谐波治理针对无功补偿系统的调谐频率,如果电网中存在该特定频率的谐波电流源则该谐波将直接被放严重时还会发生并联谐振或串联谐振。系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。
一、谐波与串联谐振
    当上一级电网系统电压波形严重畸变时此时的谐波源相当于一个很大的电压源。谐波电压将在变压器的感抗和电容器的容抗间形成串联回路。当感抗和容抗相等时,将形成串联谐振。此时谐波电压将在串联回路上形成强大的电流直接流经补偿电容器使电容器因过流而迅速故障。
二、谐波与并联谐振
    当电网中的谐波主要由非线性用电负荷产生时,此时的谐波源可看作一个很大的电流源,其产生的谐波电流加在系统感抗和电容器的容抗之间,形成并联回路。当电网阻抗和电容器阻抗相等时,将形成并联谐振。此时,即使系统中的N次谐波电流不大,流入电容器的N次谐波电流也将会很大(理论上为无穷大,实际上,由于存在电阻,谐波电流为一很大的有限值),被放大的谐波电流流经电容器时可导致其内部组件过热而出现故障。
    无源滤波器是传统的进行无功补偿谐波治理的方法,具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠、维护方便等优点因此被广泛采用。但是无源滤波器的滤波性能受系统和负载参数的影响较大,易于与系统发生并联谐振,导致谐波放大从而使滤波器过载甚至烧毁,另外它只能消除特定次的谐波,动态性能相对较差,无功补偿效果也不是很理想。为此,急需开发出新的装置来弥补上述缺陷。
    由以上分析可见在有谐波治理背景的供电系统中单独使用电容器进行无功补偿时若发生并联谐振或串联谐振大部分谐波电流将流随着电力电子技术的发展,用晶闸管实现的静止无功补偿装置因其优良的性能而被广泛应用。例如,有一种兼有谐波治理功能的动态无功功率补偿装置叫做晶闸管投切电容器TSC这种装置性能良好,被很多场合采用,但线路组成比较复杂,故障点多,维护量相对较大。该装置根据局部电网最低功率因数设置固定电容器,根据谐波的阶次由电抗器串联固定电容器组成LC谐波吸取回路根据电网功率因数变化量来调节相控电抗器的大小实现局部电网无功补偿谐波治理。相对TSC来说,该装置线路简单,故障率低,运行也较稳定,值得推广。

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