湛江電網(wǎng)的諧波現(xiàn)狀與對策初探

湛江電網(wǎng)的諧波現(xiàn)狀與對策初探摘要：隨著供電可靠性要求的提高，公用電網(wǎng)中的諧波問題也日益引起重視。本文通過實例分析了湛江地區(qū)電網(wǎng)諧波狀況，并對其對策作了初步討論，供大家參考。關(guān)鍵字：電網(wǎng)諧波現(xiàn)狀對策初探一、前言隨著供電可可靠性要求的的提高，公用用電網(wǎng)中的諧諧波問題也日日益引起重視視。根據(jù)國家家標(biāo)準(zhǔn)GB/T145499-19933《電能質(zhì)量量：公用電網(wǎng)網(wǎng)諧波》的規(guī)規(guī)定，2005年3月29日至4月2日，我局對對所轄的5個220kV變電站及6個110kV變電站的母母線諧波電壓壓、部分出線線諧波電流進(jìn)進(jìn)行檢測。檢檢測點選在變變電站各級電電壓母線PT二次側(cè)、被被測出線CT二次側(cè)，測測試時各變電電站正常帶負(fù)負(fù)荷運行。二、現(xiàn)狀1．在被被檢測的變電電站中，所有有10kV母線電壓諧諧波總畸變率率均小于4%，所有35kV母線電壓諧諧波總畸變率率均小于3%，所有110kV母線電壓諧諧波總畸變率率均小于2%，所有220kV母線電壓諧諧波總畸變率率均小于2%。以上指標(biāo)標(biāo)均滿足國家家標(biāo)準(zhǔn)GB/T145499-19933《電能質(zhì)量量：公用電網(wǎng)網(wǎng)諧波》的要要求。2．被檢檢測負(fù)荷饋線線的諧波電流流數(shù)值均比較較小，表明變變電站所帶負(fù)負(fù)荷中沒有大大的諧波源用用戶。3．在被被檢測的變電電站電容器組組中，110kV龍潮站#2變10kV電容器組、220kV赤坎站#1變10kV電容器組、220kV霞山站#1變10kV電容器組3、5次諧波電流流都比較大，其其中赤坎站#1變10kV電容器組的A相3次諧波電流流達(dá)99.022A，B相3次諧波電流流達(dá)150.44A，C相3次諧波電流流達(dá)52.111A，存在一定定的諧波放大大現(xiàn)象。三、分析1．母線電電壓諧波總畸畸變率、饋線線的諧波電流流數(shù)值均比較較小，說明電電網(wǎng)中沒有大大的諧波源。2．部分變變電站10kV電容器組3、5次諧波電流流較大，說明明電容器組及及串聯(lián)電抗器器支路與系統(tǒng)統(tǒng)（變壓器等等元件支路）在3、5次諧波頻率附近產(chǎn)生并聯(lián)諧振，對3、5次諧波有一定的放大作用。因此，應(yīng)采取以下措施限制電容器組的諧波電流：a．重新校校核各變電站站10kV電容器組與與串聯(lián)電抗器器的技術(shù)參數(shù)數(shù)，并驗算電電容器組支路路與變壓器等等元件支路所所構(gòu)成的回路路的諧振頻率率，避免因諧諧振頻率與某某一次諧波相相接近而引起起對該次諧波波的諧振放大大。b．加強對對電容器組的的運行監(jiān)視，例例如配置電容容器組諧波監(jiān)監(jiān)測與保護(hù)裝裝置，防止電電網(wǎng)中因諧波波分量增加及及電容器組諧諧振放大而出出現(xiàn)諧波過電電流或諧波過過電壓。四、校核1．電容器器組對諧波電電流的放大原原理電網(wǎng)中主要要諧波源一般般可視為恒流流源，即其產(chǎn)產(chǎn)生的諧波電電流和外阻抗抗無關(guān)。為了了簡化計算，設(shè)設(shè)電網(wǎng)中除變變壓器支路及及電容器組支支路外，其余余為諧波源。設(shè)設(shè)諧波源的h次諧波電流流為Ih，進(jìn)入系統(tǒng)統(tǒng)的諧波電流流為Ish，進(jìn)入電電容器組的諧諧波電流為Ich，其簡化化等效電路如如圖1所示。圖中系統(tǒng)hh次諧波阻抗抗為Zsh=Rsh+jXsh，通常Rsh<<Xsh，故可以以忽略Rsh。對于系系統(tǒng)等效電抗抗Xsh，當(dāng)h次數(shù)不太高高時（例如h≤13），對地電電容一般可以以忽略，則Xsh=hXs（Xs為系統(tǒng)等效效工頻電抗）。同同理，電容器器組支路中的的等值電阻Rch很小，分分析時可以忽忽略不考慮，而Xch=Xc/h，XLh=h·XL（Xc為電容器組工頻電抗，XL為電抗器工頻電抗）。這樣在引入，并以IIh作為基準(zhǔn)電電流，則⑶⑷根據(jù)式（33）和式（4）可得出和隨β的變化曲線線，如圖2所示。當(dāng)1+β==0，β=－1，即h=h0=時，電容器器組和串聯(lián)電電抗器與系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧諧振，諧波電電流放大達(dá)到到最大值；當(dāng)當(dāng)β=－2，即h=hha=時，=2，=1；當(dāng)β=－0.5，即h=hhb=時，=2，=1。－2＜β＜－0.5，即ha＜h＜hb為使諧波電電流嚴(yán)重放大大的區(qū)域?？煽梢钥闯?，串串聯(lián)電抗器XL愈大，ha和hb愈小，且（ha－h(huán)b）亦愈小，即即串聯(lián)電抗器器不僅可以降降低諧振波次次數(shù)，并且縮縮小了諧振電電流嚴(yán)重放大大的區(qū)域。當(dāng)β＜－22，即h＜ha時，電容器器組支路阻抗抗呈容性，流流入系統(tǒng)的諧諧波電流Ish雖然比諧諧波源電流Ih大，但放大大并不嚴(yán)重；；當(dāng)β=0，即時，有，即電電容器組支路路發(fā)生串聯(lián)諧諧振，相當(dāng)于于對h0＇次諧波完完全濾波，此此時Ich=IIh，Ish=0；當(dāng)－0.5＜β＜0，即hb＜h＜h0＇時，電容容器組支路亦亦呈容性，流流入系統(tǒng)的諧諧波電流僅為為諧和波源電電流的一部分分（Ish＜Ih），但電容容器組支路中中的電流有所所放大（Ich＞Ih）；當(dāng)β=1，即h=hhc=時，Ich=IIsh=；當(dāng)0＜β＜1，即h0＇＜h＜hc時，電容器器組支路已呈呈感性，起分分流作用，隨隨著β（或h）增大，分分流作用將減減小。上述情況可可以歸結(jié)到表表1中。當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)和電容器組組支路發(fā)生并并聯(lián)諧振時，不不能忽略系統(tǒng)統(tǒng)（包括負(fù)荷荷）的等值電電阻。表1中粗略地按按來估算諧振振電流的最大大值。根據(jù)國國外某些電網(wǎng)網(wǎng)的經(jīng)驗，對對于h≤13，=5~10。2．驗算下面校核赤赤坎站#1主變10kV電容器組及及所串聯(lián)電抗抗器的參數(shù)，并并驗算電容器器組支路與變變壓器等元件件支路所構(gòu)成成的回路的諧諧振頻率。驗驗算結(jié)果如表表2。校驗結(jié)果表表明，赤坎站站#1主變10kV電容器組與與串聯(lián)電抗器器支路的串聯(lián)聯(lián)諧振頻率為為工頻的4.097倍。當(dāng)諧波波電流頻率抵抵于諧振頻率率時，電容器器組與串聯(lián)電電抗器支路阻阻抗呈容性，在在某一頻率（3倍頻）時，有有可能與阻抗抗呈感性的變變壓器支路產(chǎn)產(chǎn)生并聯(lián)諧振振，出現(xiàn)諧波波放大現(xiàn)象。五、對策1．串聯(lián)電電抗器參數(shù)不不變，減小電電容器組容量量Q，增大容抗Xc（），使并聯(lián)聯(lián)諧振頻率h0偏離3倍頻，趨向向高倍頻（6倍頻以上）。由由于高倍頻諧諧波源電流很很小，加上各各種設(shè)備對地地電容的分流流作用，所以以即使存在諧諧波放大現(xiàn)象象，電流值亦亦很?。?lt;20A），符合國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T145499-19933《電能質(zhì)量量：公用電網(wǎng)網(wǎng)諧波》的規(guī)規(guī)定。此方案案投資最省，工工作量最少，只只需將部分電電容器退出運運行即可。但但應(yīng)加強對電電容器組的運運行監(jiān)視，例例如配置電容容器組諧波監(jiān)監(jiān)測與保護(hù)裝裝置，防止電電網(wǎng)中因諧波波分量增加及及電容器組諧諧振放大而出出現(xiàn)諧波過電電流或諧波過過電壓。另外外，在選擇退退運電容器時時要注意三相相平衡，防止止電容器組零零序電流過大大引起電容器器保護(hù)動作。2．串聯(lián)電電抗器參數(shù)不不變，增大電電容器組容量量Q，減小容抗Xc，使電容器器組支路在3倍頻附近產(chǎn)產(chǎn)生串聯(lián)諧振振（對3倍頻起濾波波作用）。當(dāng)當(dāng)諧波頻率高高于3倍頻時，電電容器組支路路阻抗呈感性性，從而防止止與系統(tǒng)產(chǎn)生生并聯(lián)諧振。由由于串聯(lián)電抗抗器的感抗XL較小，要使使串聯(lián)諧振頻頻率h0＇等于或接接近3倍頻，則電電容器組容抗抗Xc要減小很多多，亦即電容容器組容量要要增大很多。此此方案投資較較大，亦有一一定工作量。3．電容器器組容量不變變，增大串聯(lián)聯(lián)電抗器阻抗抗電壓Uk%，亦即增大大感抗XL（），使電容容器組支路在在3倍頻附近產(chǎn)產(chǎn)生串聯(lián)諧振振（對3倍頻起濾波波作用）。當(dāng)當(dāng)諧波頻率高高于3倍頻時，電電容器組支路路阻抗呈感性性，從而防止止與系統(tǒng)產(chǎn)生生并聯(lián)諧振。由由于需要更換換三相串聯(lián)電電抗器，所以以此方案投資資大，工作量量亦很大。4．既增大大串聯(lián)電抗器器阻抗電壓Uk%，又增大電電容器組容量量Q，使兩者參參數(shù)配合，電電容器組支路路在3倍頻附近產(chǎn)產(chǎn)生串聯(lián)諧振振（對3倍頻起濾波波作用）。這這樣可以避免免因單組電容容器組容量過過大導(dǎo)致投切切電容器時引引起電壓波動動過大。此方方案投資最大大，工作量亦亦最大，非不不得已情況下下不可取。表1流入系統(tǒng)和和電容器組支支路的諧波電電流諧波次數(shù)h諧波電流狀態(tài)流入系統(tǒng)的諧波波電流Ish/Ih流入電容器組支支路的諧波電電流Ich/Ih特征諧