谐波状况下电容器故障原因分析及改进措施.doc

1、谐波状况下电容器故障原因分析及改进措施摘要：目前,厂矿企业为了提高供电系统的功率因数,对电容柜通常采用并联电容器进行无功补偿。实际供电系统中，由于非线性负载的投运产生了谐波，本文电容补偿的原理入手详尽介绍了电容补偿的原理以及和谐波状况下如何更好保障电容柜的正常投运。 关键词：谐波电容器故障 改进措施 Abstract: at present, factories and enterprises in order to improve the power factor of power supply system, the capacitor is usually used for wattle

2、ss power compensation of shunt capacitor. The actual power system, the nonlinear load operation produces harmonic, the principle of the capacitor compensation detailed introduces the principle of capacitance compensation and harmonic condition to guarantee the normal operation of capacitor cabinet.

3、关键词：谐波 电容器故障 改进措施 Keywords: improvement of harmonic capacitor fault 中图分类号：TM4 文献标识码：A 1、供电系统中谐波的产生 供电系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性，第 3、5、7 次编号的为奇次谐波，而 2、4、6、8 等

4、为偶次谐波，如基波为 50Hz 时，2 次谐波为l00Hz，3 次谐波则是 150Hz。一般奇数倍居多。 2、电容器的补偿原理及电容器故障 2.1 电力电容器的补偿原理 电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。

5、2.2 无功补偿方式 1）高压补偿 高压补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站 6 kV10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。 2）低压补偿 低压补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的

6、投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 3）电容器的安全运行 电容器的允许运行电流;正常运行时,电容器应在额定电流下运行,最大运行电流不得超过额定电流的 1.3 倍,三相电流差不超过 5 %。 电容器的允许运行电压;电容器对电压十分敏感,因电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器发热严重,电容器绝缘会加速老化,寿命缩短,甚至电击穿。因此,电容器装置应在额定电压下运行,一般不宜超过额定电压的 1.05 倍,最高运行电压不宜超过额定电压的 1.

7、1 倍。当母线超过 1.1 倍额定电压时,须采取降温措施。 4）谐波对电容器的影响 由于电容器回路是一个 LC 电路,对于某些谐波容易产生谐振,易造成高次谐波,使电流增加和电压升高。且谐波的这种电流对电容器非常有害,极容易使电容器击穿引起相间短路。一般功率因数自动控制器，都是根据无谐波状况进行检测，并根据命令电容柜循环投切。因此,当电容器在正常工作时,在必要时可在电容器上串联适当的感抗值的电抗器,以限制谐波电流。在谐波状况下，一方面控制器件测会产生失真，使电压有效值和最大值关系变化，有时高次谐波的复合会产生较高的尖峰电压，改值完全有可能大于额定的电压有效值。在这一电压作用下，电容器合闸时瞬态电

8、流都超过 10Ie，类似于大功率电焊机的负荷，工作的突发性和 瞬态性产生的谐波，一方面引起自动控制器检测失灵，另一方面引起电容器合闸过流，造成电容支路元器件损坏。 避免谐波对电容器损坏采取的措施 1)在谐波状况下，电容器合闸产生的瞬态电流过大，是造成电容支路元件损坏的原因，要抑制过电流，可采用无触电功率模块的过零触发实现电路控制。 2）可以对两组电容分时投入以克服电容支路电流有效值过大问题。 3)对控制器进行改进，增加谐波分量检测线路如图 谐波分量检测线路图 4）为了防止供电系统中的高次谐波造成电容器过电流,以及抑制无功补偿装置合闸产生的浪涌电流,通常采用在无功补偿电容器前串入电抗器的接线方式进行无功补偿。 4、结束语 在实际工作中，经常会遇到各种各样的故障现象，对于故障现象我们应深入思考，缜密思维，减少谐波或采取相应的改进措施以保障无功补偿的正常运行，从而提高整个供电系统安全性稳定性势必给企业带来经济效益。 参考文献 1 余道松.企业电气调整手册. 武汉: 武汉测绘科技大学出版社 2 林利华，胡育文双 DSP 电机数字控制平台设计、电源技术应用 2004（5） 3 杨耕电机与运动控制系统 北京 清华大学出版社 2006