3次谐波放大对电容器组不平衡保护影响的初探

前言：

由于我局直供用户越来越多，负荷以钢厂炼钢为主。当其整流器的起弧间隔不均匀时，通常会产生三次奇次谐波。另外，在实践中，各站变压器也是以3次和5次谐波为主的谐波源，所以3次谐波在我国电网中普遍存在。

1.测试背景：

某变电站1号、2号主变，10kV段切换运行，10kV钢厂负荷已转移，基本为零。 10kV系统中存在一定的三次谐波成分①。

二、测试数据：

电容器组电流测量结果（所有单掷测量）

（表 1）

某变压器1号、2号电容器THDi*分别为：10.21、5.13，三次谐波电流含量为：20.44A、8.01A。通过比较发现，串联电抗率为6%的电容器组的三次谐波电流含量远大于12%的电容器组。

三、数据计算：

从以上数据可以看出，在相同的测试背景下，3次谐波模式值明显是三相不平衡，即至少两相模式值明显不相等。计算1号、2号电容器在三次谐波电流作用下的零序电压分量：

1 号电容器组：

1.当电容器各相电容平衡时，各相电容器基频的容抗为：

==17.53Ω

二次和三次谐波阻抗

3.当流过电容器的三相电流分别为13.78A、20.44A、7.94A时，电容器上产生的相电压：

假设A相电压作为参考②：

=80.47∠0°V

=119.37∠－120°V

=46.37∠120°V

零序分量为：

=++=(46.37∠120°+119.39∠－120°+80.47∠0°)

=63.28∠87.75°V

2 号电容器组：

1.当电容器各相电容平衡时，各相电容器基频的容抗为：

==20.6Ω

二次和三次谐波阻抗

3.当流过电容器的三相电流分别为8.01A、7.7A、3.42A时，电容器上产生的电压：

假设 A 相电压为参考：

=55.03∠0°V

=52.9∠－120°V

=23.5∠120°V

零序分量为：

=++=(23.5∠120°+52.9∠－120°+55.03∠0°)

=30.52∠－56.53°V

在相同的测试背景下，由于电抗率不同，1号电容器在三次谐波电流作用下的零序电压分量大于2号电容器。

四个。推理分析

在电容器组的实际运行中，由于零序分量的存在，电容器组不平衡电压保护的开三角具有一定的电压值。当各谐波源注入电容器的谐波电流恒定时，由于谐波分量的相位和幅值的不确定性等因素，三次谐波叠加后幅值和电抗率会有较大差异6%电容放大后，空心三角形反射的零序电压（3U0）幅值也增大。当超过阈值时，将引起保护动作。导致电容器组无法正常投入运行。

五个。结论

通过以上的测量和分析，我们要注意三次谐波对电容器的影响。电容器补偿装置串联电抗率的选择应根据电力系统谐波的实际情况，避免可能出现的谐波。波放大问题，保证电容器组的安全运行。

参考文献：

1.电能质量分析与控制，肖香凝，ZG电力出版社主编

2.电力系统谐波-基本原理、分析方法和滤波器设计（奥地利）GeorgeJ。 Wakileh by 机械工业出版社

3.电能质量公网谐波GB/T14549-93

4.并联电容器装置设计规范

5、3～110kV电力系统继电保护整定规程

注：①试验背景：某变电站10kV钢厂负荷发生移动，基本为零。

②实际中低次谐波分量的相角与基波分量的相角相差不大，故A相为0°