電網諧波對電容器的影響

王銘君

摘要：當前，隨著我國電子技術的廣泛應用和不斷發展，其中的用電負荷結構在一定程度上也發生了相應的改變，大量的非線性負荷同時也成為了電網中的主要諧波源。為保障電容器的正常運行、提高系統的運行質量，人們需加強對電網諧波的研究，以在處理好諧波與電容器關系的前提下促進的進一步生產。本文主要對電網諧波對電容器的影響進行了一定的分析與探討。

關鍵詞：電網諧波；電容器；影響

隨著國民經濟的持續發展和人民生活水平的提高，全社會的用電量急劇增長，受電端對電能質量的要求也是越來越高。配電網由于直接向用戶供電，因此降損以及運行十分重要。目前，大功率變流裝置、晶閘管控制裝置、各種大功率非線性負荷廣泛應用，注入電網的諧波分量也日益增多。這些諧波在配電網中傳播，可以引起系統中電壓電流的畸變，增加網絡損耗，影響設備的正常運行等一系列問題。

一、電網諧波的影響

（一）對設備的危害

（1）增加輸電線路、變壓器和電容器的損耗，使設備的溫度過熱，降低設備的利用率和經濟效益。（2）影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性：特別對于電磁式繼電器來說，諧波常會引起繼電保護及自動裝置誤動或拒動，使其動作失去選擇性，可靠性降低，容易造成系統事故，嚴重威脅系統的安全運行。（3）對通訊系統工作產生干擾：線路上流過的幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合時，會在鄰近線的通信線路中產生干擾電壓，干擾通信系統的工作，影響通信線路通話的清晰度，甚至在極端的情況下，還會威脅著通信設備和人員的安全。（4）對用電設備的影響：諧波會使電視機、計算機的圖形畸變，畫面亮度發生波動變化，并使機內的元件溫度出現過熱，使計算機及數據處理系統出現錯誤，嚴重甚至損害機器。

（二）對電容器的影響

1.減少電容器的使用壽命

通常情況下，電容器的局部放電性能是由起始放電場強和局部放電熄滅場強兩個不同的參數來表示的，當該系統中存在諧波時，其便會使電壓波形發生畸變現象，該波形也會呈現出不同程度的尖頂波，此時電壓的峰值便會增大，而局部的放電時間也會增長，如此便會在一定程度上加速變容器介質的老化，從而影響到變容器的使用壽命。

2.導致電容器及整個系統故障

電容器投入運行時諧波電流和電壓畸形更為嚴重，且高于電容器切除運行時的情況，以此充分說明了單純的電容器補償裝置對諧波有放大效果，若發生諧振則等會有嚴重災害發生。電容補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荷在運行時產生諧波電流，并經電容器和系統電抗阻成的類似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中，當容性和感性共同存在，則極易使容性電容器和感性系統在諧波頻率下發生串聯和并聯的諧振，方法諧波，增強諧波對補償裝置的影響，嚴重時影響整個系統。

二、治理對策

（一）濾波補償方法

（1）補償系統接入整流變壓器的低壓二次繞組側；（2）補償系統能動態跟蹤補償負載無功功率的變化；（3）諧波電流平均吸收率達到70%以上，相應次的諧波電壓均滿足國標GB/T14549 - 93要求；（4）補償的平均功率因數≥0.95；（5）補償過程中電網電壓波動滿足國家相關標準要求；（6）補償系統具有以下安全運行措施：系統：過電壓保護、過電流保護、低電壓保護、接地保護；電容器：過壓、過流、過熱保護及缺相保護；電感（電抗）：過流、過熱保護；（7）補償裝置系統總功率損耗：P損小于2%Q總（Q總為補償總量）；（8）系統不產生無線電（射頻）電磁干擾。

（二）電容器補償位置和容量范圍的確定

電容器作為配電網調節電壓水平的重要元件，電容器補償位置和容量范圍確定具有重要意義。本文采用有功網損對無功的靈敏度，選擇靈敏度較大的幾個節點進行補償，從而減小搜索空間。對容量的確定，過去一般是按照輕負荷和重負荷時補償容量來確定，這種方法較粗略，容易出現無功過剩的情況，造成資源的浪費，甚至造成電壓不合格。本文從無功就地平衡和抑制諧波兩方面來確定電容器的補償容量范圍以及分組。

1.無功功率就地平衡

為了使系統有穩定和滿意的電壓水平，系統要有必要的無功補償設備。無功功率不宜長距離傳送，負荷所需的無功功率應該盡力就地供應，力求實現在額定電壓下的系統無功功率平衡，并根據這個要求裝設必要的無功補償設備。配電網節點較多，不可能在每個節點都進行補償，在適當的位置配置一定量的電容器，目的在于使其滿足附近的無功需求，一般認為，電容投放點的容量要滿足本節點以及下游節點的無功需求，由此思想可以確定電容器的最小補償容量。

2.電容器補償容量范圍的確定

由無功就地平衡、電容器臨界補償容量和輕負荷時的補償容量三個原則計算出的三個最小值Q1，Q2和Q3，取三者的最大值作為最小補償容量。最大補償容量取系統重負荷時的補償容量。輕負荷是標準負荷的0.8倍，重負荷取標準容量的1.2倍。 綜上所述，在系統的運行中，電網諧波對電容器的運行具有非常重要的影響。因此，在實際的作業過程中，人們應加強對諧波與電容器之間影響問題的研究。對于電容器來說，其主要是無功補償的重要元件，而諧波在科學技術不斷發展的時代下已逐漸成為一大污染源，因此為了有效地保障電網系統的正常運行，人們需加強對電網諧波的重視與研究，以在了解電網諧波產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系，從而為行業的發展奠定良好的基礎。

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