魯菲菲 趙明(中電投河南電力有限公司技術信息中心,河南鄭州 450000)

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變壓器直流偏磁對無功補償電容器的影響

魯菲菲 趙明
(中電投河南電力有限公司技術信息中心,河南鄭州 450000)

【摘 要】變壓器在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)直流偏磁情況,這就會造成無功補償電容器運行異常,其中最為常見的就是電流諧波異常。電流諧波異常更會造成無功補償電容器運行故障,嚴重影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。我國直流變電技術的發(fā)展,對變壓器直流偏磁特性的探討就顯得尤為重要。此次研究主要探討直流偏磁對無功補償電容器的影響因素及其補償辦法。

【關鍵詞】直流偏磁 無功補償 電容器

隨著我國電力行業(yè)的發(fā)展,直流變電技術的應用范圍開始不斷擴展,當高壓直流電以單極大地做回路時則容易造成直流偏磁。直流偏磁一方面造成變壓器損耗過大,另一方面又會造成無功補償電容器運行負荷過大[1]。直流偏磁會加劇無功補償電容器的負荷量,影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全,因此為保證整個電網(wǎng)系統(tǒng)的平穩(wěn)運行,必須充分了解直流偏磁的特性,采取相關的補償措施。

1 并聯(lián)無功補償電容器電流諧波放大研究

1.1 并聯(lián)無功補償電容器電流諧波等值電路的分析

電力系統(tǒng)的電流諧波源來源為電流諧波電源流,即為電流諧波電流源和并聯(lián)無功補償電容器的等值電路系統(tǒng)圖。隨后對并聯(lián)無功補償電容器的電流基波放大程度進行分析,設定無功補償電容器未聯(lián)合串聯(lián)電抗器,排除電阻的影響,設定無功補償電容器支路與電力系統(tǒng) 的電流諧波電抗比值為α,則:

當α=-4時,電力系統(tǒng)的諧波電流放大倍數(shù)為2倍,當α=-1時,無功補償電容器支路的電流被放大2倍,當α=-1時,電流諧波負荷達到最大值。顯然,當電流諧波次數(shù)位于-4～-1時,電流諧波被放大到最大值,這一區(qū)域即被稱為電流諧波最大放大區(qū)域。

1.2 串聯(lián)電抗器的研究

圖1 電流勵磁支路仿真計算模型

圖2 自耦變仿真設計模型

表1 不同無功補償電容器投入與諧波電流變化情況(A)

串聯(lián)電抗器是電力系統(tǒng)無功補償電容器的重要組成部分,其根本作用是對電流諧波起到抑制作用,假設電力系統(tǒng)的無功補償電容器有串聯(lián)抗電器,排除電阻的影響,則電抗比α為:

由此可知,在無功補償電容器中加入串聯(lián)電抗器后,電流諧波次數(shù)明顯降低,電流諧波的寬度開始縮小,其縮小范圍可達嚴重放大區(qū)的寬度。

1.3 不同抗阻條件下電流諧波特性分析

一般而言,電力系統(tǒng)的無功補償電源都會安裝在電力系統(tǒng)的各級變電所中,其安裝比例約占50%[2]。在電力系統(tǒng)與無功補償電容器相互連接后,就會形成具有固定頻率的電流諧波諧振回路。當電力系統(tǒng)的運行方式或者電力系統(tǒng)的結構發(fā)生變化時,無功補償電容器的容抗也會發(fā)生一定的變化,在這種情況下電流諧波諧振回路的頻率也會發(fā)生變化。

2 無功補償電容器電流諧波影響因素研究

在此次研究中,為有效探討無功補償電容器電流諧波影響因素,設定兩個仿真計算模型,即電流勵磁支路仿真計算模型,自耦變仿真設計模型,詳見圖1,圖2。

2.1 直流電流的影響

隨著無功補償電容器的應用,兩種仿真計算模型中的直流電流開始發(fā)生變化,無功補償電容器的電流基波和三次電流諧波的分量沒有發(fā)生變化,其根本原因是勵磁電流的變化不會帶動電流基波和電流諧波的變化。第二次、四次和五次的電流諧波則隨著直流電流的增加呈近似直線的方式增加,其中第二種仿真設計模型的第四次電流諧波增加最快,其原因是第二種仿真設計模型的第四次電流諧波的阻抗值最小。隨著電流諧波的增加,無功補償電容器上電流有效值也隨之變化。由于第一種仿真設計模型的電流諧波含量不大,所以無功補償電容器的電流有效值也就相對較小。第二種仿真設計模型的電流諧波含量變動幅度較大,所以無功補償電容器的電流有效值的變動幅度也就相對較大。

2.2 并聯(lián)無功補償電容器組合的影響

對于三組并聯(lián)的無功補償電容器,其投入順序一般為當無功補償不足時投入第一組,第一組無功補償不足時投入第二組。當?shù)诙M無功補償不足時投入第三組。設定中性點的電流為27.5A,對無功補償電容器的投入組合進行仿真模型計算,詳細數(shù)據(jù)見表1。

3 結語

隨著變壓器直流偏磁的產(chǎn)生,電壓器就會產(chǎn)生勵磁電流,進而產(chǎn)生造成電流諧波。直流偏磁下產(chǎn)生的電流諧波會造成無功補償電容器負荷過載,進一步放大電磁諧波,嚴重影響電力系統(tǒng)的安全。通過上述的額保護措施可以實現(xiàn)對直流偏磁的阻擋,防止直流諧波的方法,進而維護電力系統(tǒng)的安全。

參考文獻:

[1]魯海亮,文習山,藍磊,等.變壓器直流偏磁對無功補償電容器的影響[J].高電壓技術,2010(29):28-31.

[2]劉同同,劉連光.變壓器直流偏磁諧波對并聯(lián)電容器的影響分析[J].現(xiàn)代電力,2012(18):8-10.