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變電站串聯(lián)諧振的研究
發(fā)布日期：2021-06-16 點(diǎn)擊：3326次
近年來隨著非線性負(fù)荷的增加，各種電力電子產(chǎn)品的使用，在電網(wǎng)中產(chǎn)生大量諧波，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變，同時諧波可能引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而產(chǎn)生諧波放大、諧振過電壓，加快電氣設(shè)備絕緣老化，促使電容器和電抗器損壞，影響電網(wǎng)的安全供電，本文研究了變電站諧振的原理，以一個實(shí)際變電站為基礎(chǔ)，全面分析了變電站的諧振及消諧措施，同時分析了短路和諧振的區(qū)別，為變電站諧波諧振的綜合治理奠定了基礎(chǔ)。
諧波諧振概述
諧波諧振是電力系統(tǒng)運(yùn)行中一種較常見的現(xiàn)象，由于它發(fā)生時對電力系統(tǒng)危害較大，己經(jīng)日益引起人們的重視，所謂諧振，是指振蕩系統(tǒng)中的一種周期性或準(zhǔn)周期性的運(yùn)行狀態(tài)，其特征在于某一個或幾個諧波幅值的急劇上升，即形成諧振過電壓，危害電氣設(shè)各絕緣，電力系統(tǒng)中存在著許多電容和電感元件，如變壓器、互感器、發(fā)電機(jī)、消弧線圈、電抗器、線路導(dǎo)線電感等均可作為電感元件線路導(dǎo)線的對地和相間電容、補(bǔ)償電容器、高壓設(shè)各的雜散電容等均可作為電容元件，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時，這些電容、電感元件形成的振蕩回路可能產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，諧振小僅引起過電壓，同時還引起過電流，諧振過電壓的持續(xù)時間較長，甚至可以穩(wěn)定存在，可以一直到發(fā)生新的操作，破壞諧振條件為止，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，由于諧振過電壓的這種持續(xù)性質(zhì)，且出現(xiàn)的頻率較高，以至諧振過電壓可以在各種電壓等級的電網(wǎng)中產(chǎn)生，而且通常的配電網(wǎng)中幾乎所有的內(nèi)部過電壓事故都是由諧振現(xiàn)象引起，這也是一直以來人們普遍關(guān)注的問題之一。
產(chǎn)生高次諧波的諧波源主要分為三類
①鐵磁飽和型各種鐵芯設(shè)備，如變壓器、電磁式電壓互感器、電抗器等，其鐵磁飽和特性表現(xiàn)為非線性，產(chǎn)生的諧波以次為主；
②電子開關(guān)型主要是各種交直流換流裝置整流器、逆變器以及雙向晶閘管、可控開關(guān)設(shè)備可控硅裝置等，其交流波形的開關(guān)切合和換向特性表現(xiàn)為非線性，產(chǎn)生的諧波以奇次諧波為主；
③電弧型各種煉鋼電弧爐在熔化期間、交流電弧焊機(jī)在焊接期間以及電力高壓斷路器開合時斷口拉弧瞬間，電弧的點(diǎn)燃和劇烈變動所形成的電弧電壓與電流的高度非線性，產(chǎn)生的諧波以2、3、4、5、7次為主；
由于電力系統(tǒng)諧波源固有的非線性伏安特性決定了電流波形的畸變，使其產(chǎn)生的諧波電流與基波電流具有一定的比例，因此非線性負(fù)荷一般都是諧波電流源，當(dāng)電力系統(tǒng)局部電路中的感抗和容抗在諧波的作用下相等時，便發(fā)生諧波諧振現(xiàn)象。
諧波諧振產(chǎn)生原因
電力系統(tǒng)中的諧波諧振電路經(jīng)簡化后，可劃分為串聯(lián)諧振電壓諧振和并聯(lián)諧振電流諧振兩種形式。
串聯(lián)諧振
當(dāng)系統(tǒng)中某些電感、電容元件與諧波源形成串聯(lián)回路時，就可能發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振回路簡化后如圖所示
發(fā)生串聯(lián)諧振的條件是在諧波源產(chǎn)生的nr次諧波的作用下，串聯(lián)回路中的感抗與容抗相等，即
