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浅谈谐波对并联电容器的影响

并联电容器)以下简称电容器*是一种具有投资省、损耗低、运行维护简单等优点的静止电器,它在电业部门及电力用户中得到广泛的使用。由于电容器的阻抗呈容性,比其它电器更易受到谐波的影响。因此,为了保证电容器的安全运行,必须限制电网谐波电压。

1谐波对电容器的影响(1)导致电容器过电流和过负荷当电容器接入电网后,在电容器两端的电压中含有2至!次谐波时,其有效值为!次谐波电压;"1*基波电压。

通过电容器的电流有效值为电容器的无功输出容量为:~式(3)可以看到,当电网存在谐波时,电流有效值的增长要比电压有效值的增长来得迅速,特别是含有较高次谐波时,更为显著。谐波电流的增长将使电容器的损耗功率相应增加,其结果导致电容器异常发热。

由于电网中谐波的频率范围不宽,介质的tg"式(4)中的前一项是电容器介质在含有谐波的情况下的损耗功率,它与仅有基波时的情况相比,其增加的倍率正好与无功容量增加的倍率相等。

式(4)中的后一项是电容器的极板金属电阻和接触电阻在含有谐波情况下的损耗功率,它与仅存在基波的情况相比,其增加的倍率是电流增加的倍率的平方值。

根据式(4)可计算得电容器因谐波的影响而导致其损耗功率增加的倍数。

对于膜纸复合介质电容器,其损耗功率在基波下为因谐波影响,又考虑电容器的允许条件:①通过电容器的稳态过电流应不超过电容器在额定情况下电流的1.3倍;②电容器的无功容量最大过载倍数为1.35倍。其损耗功率增加,最大可能达到同样可计算得全膜电容器的损耗功率最大可能增加倍率为S=1.43.若谐波含量较高,超出电容器允许条件时,将使电容器的损耗功率增加倍率比上述值更加额定电压。

如果电容器在不高于1.1"7下长期运行,则包括所有谐波分量在内的电压峰值应不超过1.2"2电容器能承受的稳态过电流,应不超过在额定频率、额定正弦电压下电流,81(=!C"N)的1.3倍。

电容器的无功容量输出应不超过额定无功容量-N的1.35倍。

上述条件应同时考虑并满足。

现假设电网中只有一个主谐波,其电压为大,将会导致电容器异常发热。

电容器绝缘介质工作寿命与有机绝缘材料电老化的规律相符,即作电压;%―取决于介质材料与结构的指数,一般为7~9.由式(7)可知,电压每升高105,电容器的寿命就要缩短二分之一左右。谐波存在使电压升高,因此使电容器寿命缩短。

谐波的存在往往使电压波呈尖顶状,而尖顶的畸变电压波形对介质寿命的影响最为严重。在含有谐波的电压作用下,每个周波的局部放电能量显著增加,从而使电容器的工作寿命相应缩短。绝缘介质的工作寿命与局部放电功率P的关系如下式:材料的常数。

由式(8)可见,在T、B均一定的情况下,T与P成反比,即局部放电功率增加必然使介质工作寿命缩短。

谐波过电流和过负荷将使电容器工作温度升高,在电场和温度作用下介质材料会老化,使用寿命就将缩短。

2电容器械在谐波情况下的过载能力电容器单元承受稳态长期过电压的最高值应且其电压峰值满足:根据上述假设可得:则通过电容器的电流为:由此可知,在相同的基波与谐波电压下,实际允许通过电容器的过电流倍数随着谐波次数不同而不同,谐波次数较低时,允许的过电流倍数是不允许的(因为国标规定/81.3/81)。在这样的情况下应设法降低谐波电压。因此在总谐波电压相同的情况下,较高次谐波的电压应有较低的畸变率。

3结语综上所述,为了保证并联电容器的安全运行,提高电容器的使用寿命,必须将电网谐波电压限制在规定范围之内,以保障电力网络正常供电。

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