變壓器直流偏磁對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的影響

魯菲菲 趙明(中電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心,河南鄭州 450000)

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變壓器直流偏磁對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的影響

魯菲菲 趙明
(中電投河南電力有限公司技術(shù)信息中心,河南鄭州 450000)

【摘 要】變壓器在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)直流偏磁情況,這就會(huì)造成無(wú)功補(bǔ)償電容器運(yùn)行異常,其中最為常見(jiàn)的就是電流諧波異常。電流諧波異常更會(huì)造成無(wú)功補(bǔ)償電容器運(yùn)行故障,嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。我國(guó)直流變電技術(shù)的發(fā)展,對(duì)變壓器直流偏磁特性的探討就顯得尤為重要。此次研究主要探討直流偏磁對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的影響因素及其補(bǔ)償辦法。

【關(guān)鍵詞】直流偏磁 無(wú)功補(bǔ)償 電容器

隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展,直流變電技術(shù)的應(yīng)用范圍開(kāi)始不斷擴(kuò)展,當(dāng)高壓直流電以單極大地做回路時(shí)則容易造成直流偏磁。直流偏磁一方面造成變壓器損耗過(guò)大,另一方面又會(huì)造成無(wú)功補(bǔ)償電容器運(yùn)行負(fù)荷過(guò)大[1]。直流偏磁會(huì)加劇無(wú)功補(bǔ)償電容器的負(fù)荷量,影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全,因此為保證整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行,必須充分了解直流偏磁的特性,采取相關(guān)的補(bǔ)償措施。

1 并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器電流諧波放大研究

1.1 并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器電流諧波等值電路的分析

電力系統(tǒng)的電流諧波源來(lái)源為電流諧波電源流,即為電流諧波電流源和并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器的等值電路系統(tǒng)圖。隨后對(duì)并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器的電流基波放大程度進(jìn)行分析,設(shè)定無(wú)功補(bǔ)償電容器未聯(lián)合串聯(lián)電抗器,排除電阻的影響,設(shè)定無(wú)功補(bǔ)償電容器支路與電力系統(tǒng) 的電流諧波電抗比值為α,則:

當(dāng)α=-4時(shí),電力系統(tǒng)的諧波電流放大倍數(shù)為2倍,當(dāng)α=-1時(shí),無(wú)功補(bǔ)償電容器支路的電流被放大2倍,當(dāng)α=-1時(shí),電流諧波負(fù)荷達(dá)到最大值。顯然,當(dāng)電流諧波次數(shù)位于-4～-1時(shí),電流諧波被放大到最大值,這一區(qū)域即被稱為電流諧波最大放大區(qū)域。

1.2 串聯(lián)電抗器的研究

圖1 電流勵(lì)磁支路仿真計(jì)算模型

圖2 自耦變仿真設(shè)計(jì)模型

表1 不同無(wú)功補(bǔ)償電容器投入與諧波電流變化情況(A)

串聯(lián)電抗器是電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償電容器的重要組成部分,其根本作用是對(duì)電流諧波起到抑制作用,假設(shè)電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償電容器有串聯(lián)抗電器,排除電阻的影響,則電抗比α為:

由此可知,在無(wú)功補(bǔ)償電容器中加入串聯(lián)電抗器后,電流諧波次數(shù)明顯降低,電流諧波的寬度開(kāi)始縮小,其縮小范圍可達(dá)嚴(yán)重放大區(qū)的寬度。

1.3 不同抗阻條件下電流諧波特性分析

一般而言,電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償電源都會(huì)安裝在電力系統(tǒng)的各級(jí)變電所中,其安裝比例約占50%[2]。在電力系統(tǒng)與無(wú)功補(bǔ)償電容器相互連接后,就會(huì)形成具有固定頻率的電流諧波諧振回路。當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式或者電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí),無(wú)功補(bǔ)償電容器的容抗也會(huì)發(fā)生一定的變化,在這種情況下電流諧波諧振回路的頻率也會(huì)發(fā)生變化。

2 無(wú)功補(bǔ)償電容器電流諧波影響因素研究

在此次研究中,為有效探討無(wú)功補(bǔ)償電容器電流諧波影響因素,設(shè)定兩個(gè)仿真計(jì)算模型,即電流勵(lì)磁支路仿真計(jì)算模型,自耦變仿真設(shè)計(jì)模型,詳見(jiàn)圖1,圖2。

2.1 直流電流的影響

隨著無(wú)功補(bǔ)償電容器的應(yīng)用,兩種仿真計(jì)算模型中的直流電流開(kāi)始發(fā)生變化,無(wú)功補(bǔ)償電容器的電流基波和三次電流諧波的分量沒(méi)有發(fā)生變化,其根本原因是勵(lì)磁電流的變化不會(huì)帶動(dòng)電流基波和電流諧波的變化。第二次、四次和五次的電流諧波則隨著直流電流的增加呈近似直線的方式增加,其中第二種仿真設(shè)計(jì)模型的第四次電流諧波增加最快,其原因是第二種仿真設(shè)計(jì)模型的第四次電流諧波的阻抗值最小。隨著電流諧波的增加,無(wú)功補(bǔ)償電容器上電流有效值也隨之變化。由于第一種仿真設(shè)計(jì)模型的電流諧波含量不大,所以無(wú)功補(bǔ)償電容器的電流有效值也就相對(duì)較小。第二種仿真設(shè)計(jì)模型的電流諧波含量變動(dòng)幅度較大,所以無(wú)功補(bǔ)償電容器的電流有效值的變動(dòng)幅度也就相對(duì)較大。

2.2 并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器組合的影響

對(duì)于三組并聯(lián)的無(wú)功補(bǔ)償電容器,其投入順序一般為當(dāng)無(wú)功補(bǔ)償不足時(shí)投入第一組,第一組無(wú)功補(bǔ)償不足時(shí)投入第二組。當(dāng)?shù)诙M無(wú)功補(bǔ)償不足時(shí)投入第三組。設(shè)定中性點(diǎn)的電流為27.5A,對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的投入組合進(jìn)行仿真模型計(jì)算,詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著變壓器直流偏磁的產(chǎn)生,電壓器就會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁電流,進(jìn)而產(chǎn)生造成電流諧波。直流偏磁下產(chǎn)生的電流諧波會(huì)造成無(wú)功補(bǔ)償電容器負(fù)荷過(guò)載,進(jìn)一步放大電磁諧波,嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全。通過(guò)上述的額保護(hù)措施可以實(shí)現(xiàn)對(duì)直流偏磁的阻擋,防止直流諧波的方法,進(jìn)而維護(hù)電力系統(tǒng)的安全。

參考文獻(xiàn):

[1]魯海亮,文習(xí)山,藍(lán)磊,等.變壓器直流偏磁對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的影響[J].高電壓技術(shù),2010(29):28-31.

[2]劉同同,劉連光.變壓器直流偏磁諧波對(duì)并聯(lián)電容器的影響分析[J].現(xiàn)代電力,2012(18):8-10.