在变电站中关于测试电容器组异常运行与谐波治理的分析

来源:用户上传      作者: 杨奕彬

　　【摘 要】当谐波对电容器组进行干扰的时候，会对电容器组的谐波过电流、电压、负荷等产生影响，在实际的运行中所体现的就是变电站电容器组的运行出现异常，或者升温或者振动加大而产生噪音，要处理此类问题就需进行全面的检测，分析数据然后采用合理的应对措施。
　　【关键词】谐波干扰;电容器组危害;异常运行分析;控制措施
　　一、谐波对电容器组的负面影响
　　1、损害绝缘层功能：电容器的绝缘材料通常是有机的材料，其老化的规律通常与电压有直接关系，电压升高10%就会导致寿命缩短50%。谐波造成的电容器过电压和具备放电增加，都可以加速电容器绝缘材料的老化，从而造成电容器寿命缩短。同时引发的过电压形成的电晕会直接降低绝缘性能。
　　2、电容器发热：在电压恒定的情况下，对于有机介质的电容器，其温度的改变也会影响寿命，如果温度波动超过一定范围其寿命也会成倍缩减。当电容器在谐波影响下，因为谐波而产生的过电压、过电流、过负荷等会导致损耗功率波动增加。所以谐波对电容器的负面影响就是使其升温进而影响寿命。
　　3、电容器振动：在变电站电容器安装在支架上，外壳与接线在交流电压的作用下会产生振动，有时也会出现声音，而电容器内部的极板在谐波电压的影响下会引发极板弹性振动，谐波电压如果对电容器极板产生影响而出现谐振则会改变固有的振动频率，从而产生噪声的改变，也会影响其介质寿命。根据变电站运行管理的经验，如果周边存在冶炼企业时就容易产生噪声，这就是谐波影响所致。
　　二、变电站电容器组运行异常的检测与控制
　　1、异常情况
　　某变电所在日常管理中发现10KV的一侧段电容器组运行时噪音异常，且分为时段改变，夜间的运行噪音大于日间运行。10KV一二两段电容器组同时运行时，二段的正常此时的运行模式为一二段母线分列状态。
　　2、异常运行情况测试
　　针对变电站出现的电容组异常的情况，首先对该段的10KV电容器组进行电流波形测试，电流测试的信号来源是从10KV一段电容器间隔电流互感器二次侧，电压测试信号则来自与该段母线变压器的二次侧。通过对检测数据的分析，10KV一段的电容器组存在高次谐波电流经过。电容器单相的额定电流为94.5A，而在检测后发现通过电容器的单相电流高达120A，此电流已经超过了额定的电流近1.3倍，也超过了相关国家规定的标准规范，因此出现了电容器运行条件改变，从而导致了电容器的噪声加大。
　　在10KV二段电容器组正常的运行的情况下，对出现的异常情况进行排查，包括了各个出线的谐波测试，发现其谐波电压和电流都没有超标的迹象，说明其出线没有异常。然而在进线侧的检查中发现，在35KV进线段，测试出异常的谐波超标情况。在某企业侧进行数据监测时发现，非生产状况下，其谐波的畸变频率较低，符合国家标准，对进线侧没有干扰。而在生产状态下，其谐波测试的结果显示，随着负荷的增加其电压总谐波的畸变率比非生产状况下的1.2%要高，达到了3.6%，其已经超过了相关规范要求，谐波电流超过限值因此产生了谐波干扰。
　　经过进一步的检测和验证，技术人员对现场进行了勘测，发现该企业一家冶炼企业，其中频电炉开始进行生产时，负荷达到了7000KW的时候，就会对变电的10KV一段的电容组产生强烈的干扰，进行出现噪声异常，企业的调度人员对负荷进行降低，从7000KW降至2000KW时，变电站的电容器组的噪声也随之明显减弱。变电站10KV一段的电容器组的阻抗特征也随之改变。分析表明电容器组谐振点在10次谐波的频段内，即500Hz，9次与11次谐波的阻抗则很小。
　　3、谐波的治理
　　通过对变电站出现的电容器组异常的分析，综合电容器、出线段参数、以及冶金企业的谐波参数，进行对比和分析发现，得出以下结论：对变电站产出干扰的谐波来自与冶金企业的中频生产设备，其运行异常的谐波来自于9次谐波以上的高次谐波，电容器运行的电流超过了额定的电流，这就造成了变电站电容器组的运行条件改变。
　　在处理该问题的时候，因为企业生产产生的谐波影响了变单站电容器组的运行条件，在进行日常操作的时候，如电容器的投入就会导致谐波的作用被放大，而对电容器组产生负面影响，建议调度先将电容器退出运行。其次要求冶金企业采用控制谐波的负面影响，治理期间不能将电容器组投入使用，这样就可对整供电系统产生影响，尤其是110KV的供电网络都不能正常工作，也会影响到电容器的可投率。因此消除谐波干扰还要从企业开始，即要求企业对生产负荷进行控制，即降低其负荷达到1500KW以下。
　　4、其他措施
　　解决电容器组发生谐波放大和谐振问题的原则应该是:1)杜绝谐波谐振;2)限制电容器对谐波的放大程度;3)综合考虑电容器和电抗器对谐波的承受能力,当超出承受范围时,应考虑采用滤波器。
　　抑制谐波放大和谐振的方法是多种多样的,采用何种方法应视网络情况、负荷性质等因素确定。在公共电网应主要考虑对3次、5次谐波的抑制;在用户站则应针对不同负荷的特征谐波予以抑制,如三相桥式整流设备主要是抑制5、7次谐波。抑制谐波采取的措施可遵循以下原则:1)当谐波不是特别严重时,应考虑采用偏调谐电容器组,其主要目的是抑制谐振,部分滤除谐波和降低造价。2)当谐波较为严重时,应考虑采用调谐滤波器,其目的是滤除谐波,改善电网电压质量,滤波器应滤除80%～90%的谐波;3)当负荷是大功率波动性负荷时,除考虑滤波外,还应考虑无功功率的动态补偿,以改善电压的波动和闪变。
　　三、结束语
　　电网中谐波对电网的影响日趋增加，电容器组在谐波的作用下会造成谐波的放大进而产生负面影响，从而给电网和电容器带来潜在的危险。在管理与控制中，应对运行异常的情况进行及时的检测与分析，从而采用针对性的措施控制谐波的负面影响。
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