[谐波引起10kV电容器组运行异常的测试及分析]抗谐波电容器

　　摘要：文章主要对由于谐波引起的10kV电容器组运行异常的测试及分析进行了简单的探讨，在分析谐波对10kV电容器组运行影响的基础上，对某变电所测试数据进行了详细的分析，针对该变电所的特点，提出了谐波治理的几个有效措施，如加强谐波监督的技术管理、采用自动化滤波装置、限制部分负荷较大的用户用电量三个措施。
　　关键词：谐波；10kV电容器；测试分析；运行异常；谐波监督；滤波设备
　　中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）27-0093-03
　　近年来，随着电网负荷的不断加大，无功补偿装置大量投入使用，而10kV电容器组的运行主要是为了补偿电力线路中的无功功率，是配电网中不可缺少的电源设备，对电网运行的稳定性以及降低线路损耗、节约能源有着重要意义，在电网系统中有着广泛的应用。然而，近几年由于10kV电容器组运行故障而导致的电力事故频繁发生，影响了电网的稳定、安全运行以及供电的质量，其中一个主要原因就是谐波，随着供用电不断科学化和市场化，我国电力市场正向着低能耗、高精度、多功能等方向发展。因此，谐波引起10kV电容器组运行异常的测试和分析是加强电网稳定、安全供电研究中的一项非常重要的内容。
　　1 谐波对10kV电容器组运行的影响
　　电网中谐波的大小直接影响着电力系统供电的质量，严重的谐波能够导致自动控制设备误操作，因此，合理的无功补偿装置的配备能够最大限度地发挥发供电设备的供电效率，一方面能够保证电压质量，另一方面也能够使电力企业获得最大的经济效益。10kV电容器组作为一种常用的无功补偿设备，要求频繁地进行投、切电容器的操作，以维持系统功率因数处于正常范围内。而在电容器投、切的过程时，作用与电容器上的谐波会导致10kV电容器组的异常运行，如谐波电流与电容器基波电流叠加，使得电流过大导致断闸事故、产生异常噪声或电容器的损坏，更严重的时候甚至会导致电网中其他设备的损坏以及电网的正常运行。
　　谐波对电容器组的具体危害表现在以下几方面：增加电网线损，浪费能源，严重时会造成电容器组过热而引起火灾；加速电容器组绝缘老化，降低其使用寿命；谐波叠加电流加大，会引起一些敏感的自动化电力设备误操作，造成重大事故；导致电网三相不平衡，产生负序电流。
　　2 测试数据分析
　　2.1 ××变电站10kV电容器组异常运行数据分析
　　某日，××变电站10kV电容器组在运行过程中发生了断路器跳闸，对该变电站10kV电容器组数据测试显示，电容器单相额定电流为98A，而计算得到实际单相电流为132A以上，超过国家标准规定值，使得电容器运行条件非常差，而出现断路器跳闸的现象。测试具体数据见下表1所示：
　　2.2 结论分析
　　测试数据说明，10kV电容器组运行异常，这是由于谐波引起的。我们对10kV母线及各分析进行了谐波检查，在电容器Ⅱ段发现谐波电流超标。由此可知，由于电容器Ⅱ段的谐波影响导致整个10kV电容器组运行异常。
　　我们都知道，在10kV电容器组运行过程中，由于零序分量的存在导致开口三角具有一定的电压值，当注入电容器的谐波电流过大时，开口三角处的电压值也随之变大，直至超过门槛值，造成保护动作，从而引起电容器组的异常运行。
　　通过这次异常运行测试分析实验，谐波对10kV电容器组运行的影响应当引起我们足够的重视，根据不同系统各次谐波产生的实际情况选择合适的治理方法，确保10kV电容器组的安全运行。
　　3 谐波治理措施分析
　　为了减少谐波对10kV电容器组运行的影响，提高电网运行的稳定性，加强谐波治理工作是非常有必要的。针对目前县级变电所中谐波对10kV电容器组运行的影响，提出以下几点改进措施：
　　3.1 加强谐波监督的管理
　　加强谐波监督的管理，重在落实谐波监督管理机制。各部门要进一步完善组织机构，建立健全技术管理体系，制定出一套行之有效地管理方法，加快基层供电局电能质量谐波监督机构的建立。鉴于目前电网谐波污染的严重情况以及电网安全稳定运行的迫切要求，需要进一步加强谐波的领导和管理，特别是侧重在政策和技术方面的管理，规范谐波、滤波设备的验收及运行工作，严格制度谐波在线监测装置的运行规程。
　　3.2 采用高性能滤波设备
　　对于谐波的治理不仅仅要靠理论知识和实践经验，还需要科学技术的支持，电力企业针对自身的经济条件配置适当的高性能滤波设备也是必须的，如配置LC无源滤波器等。此外，电力企业只有及时掌握治理谐波的新技术，才能够加强谐波治理的效率。对有大功率非线性负载的线路进行单独治理，定期检查线性用户受到的谐波危害以及非线性用户发出的谐波对电力设备以及整个电网的正常供电的影响。
　　鉴于目前已有的滤波器的缺点，如响应速度慢，不能保证及时跟踪动态谐波并进行补偿；设备性能较差，参数稳定性较差；补偿谐波与无功矛盾等，高性能的滤波设备能够实现以下功能，如响应速度快，滤波范围广，且效率高；采用并联的方式，及时跟踪，达到滤除谐波，动态补偿无功的目标；采用最新变流技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入配电网系统中。可见，高性能
　　滤波设备的优点对于谐波的治理效果更彻底。
　　3.3 限制部分负荷较大的用户用电量
　　谐波对于10kV电容器组运行的影响，部分原因是由于部分负荷较大的用户用电量的影响，用电量较大的用户，如金属冶金、建材、化工等行业，较大的负荷导致电网运行不稳定。因此，电力企业应根据实际供电量与用电量，适当地限制各条线路上一些负荷较大的用户的用电量，减少谐波的影响，保证10kV电容器组的正常运行。
　　如，××电力企业针对电力系统中经常出现的10kV电容器组运行故障，对××网吧、××酒店、××私营企业等这些负荷较大的用户进行了重点排查，针对用电实际需求及供电之间的差额，对这些用户进行了适当的用电调整和限制，调整之后，10kV电容器组运行逐渐趋于稳定。
　　总之，从实际出发，有效治理谐波，尽可能减少谐波电力设备的破坏，减少能源浪费，也为电力企业节省开支，进一步加强谐波的治理是电力企业管理的最终目标。我们要严格监控10kV电容器组运行状况以及谐波引起电网的任何异常反应，预防为主，治理为辅，保证电网正常运行。
　　4 结语
　　配网线路中谐波的综合治理工作是保证10kV电容器组以及整个电网正常运行的一个非常重要的方面，其治理工作是一项漫长的系统工程，需要我们持之不懈地坚持、探索。由于科学技术的进步，谐波治理方式也趋向多样化、科技化，本文只是针对某变电所10kV电容器组运行异常情况的测试数据进行了分析，并对如何综合治理谐波进行了简单的探讨，为以后电网中10kV电容器组的谐波治理提供了重要的理论和实践基础，要保证谐波不对10kV电容器组的运行产生任何干扰，还需要更深入的研究。我们要正视10kV电容器组运行中出现的各种问题，及时查找原因并制定出有针对性的改进措施，减少能源浪费，有效地维护电力设备。
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　　作者简介：郑建平（1975-），男，广东惠州人，广东电网公司惠州惠东供电局中级工程师。
　　（责任编辑：文 森）

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