電網(wǎng)諧波對電容器的影響

殷明

摘要

近幾年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國電力系統(tǒng)在要一定程度上已得到了迅速地發(fā)展。其中，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中卻存在著一定的諧波電壓和諧波電流，隨著電網(wǎng)中諧波含量的不斷升高，其對各種電氣設(shè)備的正常運(yùn)行也產(chǎn)出了較大的影響。同時(shí)，電容器作為電網(wǎng)中一種重要的元件，其也會受到電網(wǎng)諧波的影響，進(jìn)而影響到電容器的正常運(yùn)行。本文主要對電網(wǎng)諧波對電容器的影響進(jìn)行了一定的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)諧波 電容器 影響

當(dāng)前，在現(xiàn)代社會的發(fā)展中，隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其中的用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)在一定程度上也發(fā)生了相應(yīng)的改變，大量的非線性負(fù)荷同時(shí)也成為了電網(wǎng)中的主要諧波源。為保障電容器的正常運(yùn)行、提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，人們需加強(qiáng)對電網(wǎng)諧波的研究，以在處理好諧波與電容器關(guān)系的前提下促進(jìn)電力的進(jìn)一步生產(chǎn)。下面主要就此問題進(jìn)行了一定的探討。

1 電網(wǎng)諧波的簡要概述

理想情況下，電網(wǎng)的電壓和電流均有純正的正弦波曲線，但近些年來電網(wǎng)中使用大量各種非線性負(fù)荷產(chǎn)生了各次諧波注入電網(wǎng)，當(dāng)諧波流入變電所裝置時(shí)，電網(wǎng)諧波和電力電容器之間則會相互影響，從而導(dǎo)致電壓電流波形畸變、危機(jī)電容器安全運(yùn)行等重要設(shè)備造成不良的后果，且還會直接影響到用戶的生活。

通常情況下，諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就會形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波，其大致的原因可以從以下兩個(gè)方面加以分析。

1.1 由于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件

當(dāng)電網(wǎng)中存在某些設(shè)備和負(fù)荷具有非線性特性時(shí)，所加電壓與產(chǎn)生的電流不成線性關(guān)系，造成電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，出現(xiàn)高次諧波，即產(chǎn)生諧波電流和電壓。目前造成電網(wǎng)諧波的主要因素是大型晶閘管變流設(shè)備和大型電弧爐。

1.2 交流發(fā)電機(jī)、變壓器、電容器等在運(yùn)行中可能成為電網(wǎng)諧波源

如交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部的定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙分布不均勻，從而會造成三相電勢中含有一定數(shù)量的奇次諧波；變壓器的勵(lì)磁電流中含有奇次諧波成分，則會構(gòu)成主要的穩(wěn)定性諧波源；投切空載變壓器和電容器時(shí)的合閘涌流也會形成突發(fā)性諧波源。

2 電網(wǎng)諧波對電容器的影響

由于電網(wǎng)諧波的存在，其便會在一定程度上給電容器的正常運(yùn)行帶來一定的影響。因此當(dāng)下加強(qiáng)研究電網(wǎng)諧波對電容器的影響則顯得至關(guān)重要，其對保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有非常重要的作用。

2.1 加大電容器回路電能的損耗

通常在電容器的回路中，其通常會串聯(lián)相應(yīng)的電抗器，其中電容器的模型是電阻和電容的串聯(lián)，電抗器是電阻和電感的串聯(lián)。根據(jù)物理知識可以得知，電容電路的有功損耗功率與電容器回路中總電流有關(guān)，其中總電流還包括回路中的諧波電流。當(dāng)系統(tǒng)存在諧波時(shí)，電容器回路中電流波形的畸變程度會越來越大，此時(shí)諧波電流的含量也會升高，進(jìn)而造成電能損耗的增大。

2.2 導(dǎo)致電容器及整個(gè)系統(tǒng)故障

電容器投入運(yùn)行時(shí)諧波電流和電壓畸形更為嚴(yán)重，且高于電容器切除運(yùn)行時(shí)的情況，以此充分說明了單純的電容器補(bǔ)償裝置對諧波有放大效果，若發(fā)生諧振則等會有嚴(yán)重災(zāi)害發(fā)生。電容補(bǔ)償裝置的揉入會使電流畸形惡化，且大量諧波電流流入電容器使以因非線形負(fù)荷在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生諧波電流，并經(jīng)電容器和系統(tǒng)電抗阻成的類似LC的抗震電路，將諧波電流放大流入電容器中，極易造成電容器過電流故障，且有諧波存在的系統(tǒng)中，當(dāng)容性和感性共同存在，則極易使容性電容器和感性系統(tǒng)在諧波頻率下發(fā)生串聯(lián)和并聯(lián)的諧振，方法諧波，增強(qiáng)諧波對補(bǔ)償裝置的影響，嚴(yán)重時(shí)影響整個(gè)系統(tǒng)。

2.3 減少電容器的使用壽命

在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，諧波會在一定程度上降低電容器的使用壽命，其具體主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面中。

2.3.1 由于影響到電容器的局部放電性能，從而影響到了電容器的使用壽命

通常情況下，電容器的局部放電性能是由起始放電場強(qiáng)和局部放電熄滅場強(qiáng)兩個(gè)不同的參數(shù)來表示的，當(dāng)該系統(tǒng)中存在諧波時(shí)，其便會使電壓波形發(fā)生畸變現(xiàn)象，該波形也會呈現(xiàn)出不同程度的尖頂波，此時(shí)電壓的峰值便會增大，而局部的放電時(shí)間也會增長，如此便會在一定程度上加速變?nèi)萜鹘橘|(zhì)的老化，從而影響到變?nèi)萜鞯氖褂脡勖?/p>

2.3.2 電容器工作電壓升高的原因，而縮短了其本身的使用壽命

根據(jù)相關(guān)資料可以得知，電容器的絕緣介質(zhì)工作壽命是與電容器的工作電壓成反比例的關(guān)系的，而當(dāng)電網(wǎng)中有諧波存在時(shí)，其電壓值是升高的，因此與之相對應(yīng)的電容器工作壽命便會降低。

2.3.3 電能損耗的增大也會在一定程度上影響電容器的使用壽命

在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，電能損耗的加大會升高電容器的工作溫度，而一般電容器的介質(zhì)工作溫度越高，其老化速度也會增加，因此也便會造成其使用壽命的降低。

3 結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，電網(wǎng)諧波對電容器的運(yùn)行具有非常重要的影響。因此，在實(shí)際的作業(yè)過程中，為了有效地促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的發(fā)展，人們應(yīng)加強(qiáng)對諧波與電容器之間影響問題的研究。對于電容器來說，其主要是系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)闹匾C波在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代下已逐漸成為電力系統(tǒng)中的一大污染源，因此為了有效地保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，人們需加強(qiáng)對電網(wǎng)諧波的重視與研究，以在了解電網(wǎng)諧波產(chǎn)生背景的前提下采取有效地解決措施，以處理好諧波與電容器之間的矛盾關(guān)系，從而為電力行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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