諧波引起10kV電容器組運行異常的測試及分析

摘要：文章主要對由于諧波引起的10kV電容器組運行異常的測試及分析進行了簡單的探討，在分析諧波對10kV電容器組運行影響的基礎上，對某變電所測試數據進行了詳細的分析，針對該變電所的特點，提出了諧波治理的幾個有效措施，如加強諧波監督的技術管理、采用自動化濾波裝置、限制部分負荷較大的用戶用電量三個措施。

關鍵詞：諧波；10kV電容器；測試分析；運行異常；諧波監督；濾波設備

中圖分類號：TM53 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0093-03

近年來，隨著電網負荷的不斷加大，無功補償裝置大量投入使用，而10kV電容器組的運行主要是為了補償電力線路中的無功功率，是配電網中不可缺少的電源設備，對電網運行的穩定性以及降低線路損耗、節約能源有著重要意義，在電網系統中有著廣泛的應用。然而，近幾年由于10kV電容器組運行故障而導致的電力事故頻繁發生，影響了電網的穩定、安全運行以及供電的質量，其中一個主要原因就是諧波，隨著供用電不斷科學化和市場化，我國電力市場正向著低能耗、高精度、多功能等方向發展。因此，諧波引起10kV電容器組運行異常的測試和分析是加強電網穩定、安全供電研究中的一項非常重要的內容。

1 諧波對10kV電容器組運行的影響

電網中諧波的大小直接影響著電力系統供電的質量，嚴重的諧波能夠導致自動控制設備誤操作，因此，合理的無功補償裝置的配備能夠最大限度地發揮發供電設備的供電效率，一方面能夠保證電壓質量，另一方面也能夠使電力企業獲得最大的經濟效益。10kV電容器組作為一種常用的無功補償設備，要求頻繁地進行投、切電容器的操作，以維持系統功率因數處于正常范圍內。而在電容器投、切的過程時，作用與電容器上的諧波會導致10kV電容器組的異常運行，如諧波電流與電容器基波電流疊加，使得電流過大導致斷閘事故、產生異常噪聲或電容器的損壞，更嚴重的時候甚至會導致電網中其他設備的損壞以及電網的正常運行。

諧波對電容器組的具體危害表現在以下幾方面：增加電網線損，浪費能源，嚴重時會造成電容器組過熱而引起火災；加速電容器組絕緣老化，降低其使用壽命；諧波疊加電流加大，會引起一些敏感的自動化電力設備誤操作，造成重大事故；導致電網三相不平衡，產生負序電流。

2 測試數據分析

2.1 ××變電站10kV電容器組異常運行數據分析

某日，××變電站10kV電容器組在運行過程中發生了斷路器跳閘，對該變電站10kV電容器組數據測試顯示，電容器單相額定電流為98A，而計算得到實際單相電流為132A以上，超過國家標準規定值，使得電容器運行條件非常差，而出現斷路器跳閘的現象。測試具體數據見下表1所示：

2.2 結論分析

測試數據說明，10kV電容器組運行異常，這是由于諧波引起的。我們對10kV母線及各分析進行了諧波檢查，在電容器Ⅱ段發現諧波電流超標。由此可知，由于電容器Ⅱ段的諧波影響導致整個10kV電容器組運行異常。

我們都知道，在10kV電容器組運行過程中，由于零序分量的存在導致開口三角具有一定的電壓值，當注入電容器的諧波電流過大時，開口三角處的電壓值也隨之變大，直至超過門檻值，造成保護動作，從而引起電容器組的異常運行。

通過這次異常運行測試分析實驗，諧波對10kV電容器組運行的影響應當引起我們足夠的重視，根據不同系統各次諧波產生的實際情況選擇合適的治理方法，確保10kV電容器組的安全運行。

3 諧波治理措施分析

為了減少諧波對10kV電容器組運行的影響，提高電網運行的穩定性，加強諧波治理工作是非常有必要的。針對目前縣級變電所中諧波對10kV電容器組運行的影響，提出以下幾點改進措施：

3.1 加強諧波監督的管理

加強諧波監督的管理，重在落實諧波監督管理機制。各部門要進一步完善組織機構，建立健全技術管理體系，制定出一套行之有效地管理方法，加快基層供電局電能質量諧波監督機構的建立。鑒于目前電網諧波污染的嚴重情況以及電網安全穩定運行的迫切要求，需要進一步加強諧波的領導和管理，特別是側重在政策和技術方面的管理，規范諧波、濾波設備的驗收及運行工作，嚴格制度諧波在線監測裝置的運行規程。

3.2 采用高性能濾波設備

對于諧波的治理不僅僅要靠理論知識和實踐經驗，還需要科學技術的支持，電力企業針對自身的經濟條件配置適當的高性能濾波設備也是必須的，如配置LC無源濾波器等。此外，電力企業只有及時掌握治理諧波的新技術，才能夠加強諧波治理的效率。對有大功率非線性負載的線路進行單獨治理，定期檢查線性用戶受到的諧波危害以及非線性用戶發出的諧波對電力設備以及整個電網的正常供電的影響。

鑒于目前已有的濾波器的缺點，如響應速度慢，不能保證及時跟蹤動態諧波并進行補償；設備性能較差，參數穩定性較差；補償諧波與無功矛盾等，高性能的濾波設備能夠實現以下功能，如響應速度快，濾波范圍廣，且效率高；采用并聯的方式，及時跟蹤，達到濾除諧波，動態補償無功的目標；采用最新變流技術，將與諧波和無功分量大小相等、方向相反的電流注入配電網系統中。可見，高性能

濾波設備的優點對于諧波的治理效果更徹底。

3.3 限制部分負荷較大的用戶用電量

諧波對于10kV電容器組運行的影響，部分原因是由于部分負荷較大的用戶用電量的影響，用電量較大的用戶，如金屬冶金、建材、化工等行業，較大的負荷導致電網運行不穩定。因此，電力企業應根據實際供電量與用電量，適當地限制各條線路上一些負荷較大的用戶的用電量，減少諧波的影響，保證10kV電容器組的正常運行。

如，××電力企業針對電力系統中經常出現的10kV電容器組運行故障，對××網吧、××酒店、××私營企業等這些負荷較大的用戶進行了重點排查，針對用電實際需求及供電之間的差額，對這些用戶進行了適當的用電調整和限制，調整之后，10kV電容器組運行逐漸趨于穩定。

總之，從實際出發，有效治理諧波，盡可能減少諧波電力設備的破壞，減少能源浪費，也為電力企業節省開支，進一步加強諧波的治理是電力企業管理的最終目標。我們要嚴格監控10kV電容器組運行狀況以及諧波引起電網的任何異常反應，預防為主，治理為輔，保證電網正常運行。

4 結語

配網線路中諧波的綜合治理工作是保證10kV電容器組以及整個電網正常運行的一個非常重要的方面，其治理工作是一項漫長的系統工程，需要我們持之不懈地堅持、探索。由于科學技術的進步，諧波治理方式也趨向多樣化、科技化，本文只是針對某變電所10kV電容器組運行異常情況的測試數據進行了分析，并對如何綜合治理諧波進行了簡單的探討，為以后電網中10kV電容器組的諧波治理提供了重要的理論和實踐基礎，要保證諧波不對10kV電容器組的運行產生任何干擾，還需要更深入的研究。我們要正視10kV電容器組運行中出現的各種問題，及時查找原因并制定出有針對性的改進措施，減少能源浪費，有效地維護電力設備。

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作者簡介：鄭建平（1975-），男，廣東惠州人，廣東電網公司惠州惠東供電局中級工程師。

（責任編輯：文 森）