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农村电网谐波问题分析及对策 |
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| 农村电网谐波问题分析及对策 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:47:04  |
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王立
廊坊供电公司 河北廊坊 065000
电同其它商品一样，具有质量问题。电能质量主要由三个要素决定：电压的高低，频率的偏差，波形的畸变程度即谐波问题，当然还有电压闪变及波动问题。以往人们对电压和频率是比较关注的，而且有一系列监测手段及改善方法。随着电网的发展，大量的非线性负荷接入电力系统，如：电气化机车、电弧炉、轧机、电解槽以及一些家用电器等负荷，给电力系统造成了较严重的谐波污染，对电力系统的危害逐渐体现出来，如增加用电设备的损耗，使一些用电设备的寿命降低，对通信产生噪声干扰，使某些继电保护误动作，电容器组产生谐波谐振造成电容器损坏，等等。正是因为这些危害，电力系统谐波问题已日益引起人们的关注，并积极采取各种技术措施予以防止和改善。但就目前情况看，由于农村电网负荷的非线性并不明显，谐波问题尚未引起人们的足够重视。本文根据廊坊地区的一些谐波测试结果及存在的问题，进行简要分析，以期引起我们在今后电网技术工作中的注意，使农村电网的电能质量有所提高。
1 廊坊地区存在的谐波问题及分析
廊坊地区负荷主要是农村负荷，并没有明显的谐波负荷，但是从廊坊地区一些变电站的实测结果和出现的问题分析，农村电网的谐波问题同样值得注意，下面就一些主要问题进行简要分析。
1．1 配电变压器的谐波问题
作为电力系统必不可少的元件——变压器，其谐波问题主要是由于铁芯的非线性特性造成的，这种情况尤其是在电压高、负荷轻时反映的更明显。表1列出了在廊坊固安变电站10 kV母线电压的两组测试数据。
从表1数据可以看出，在负荷低谷时比负荷高峰时，10 kV母线电压的基波电压提高了约5％，但是谐波电压却提高得较多，尤其是5次谐波提高了一倍，总谐波也提高了近一倍，使10 kV母线谐波电压超过了电能质量标准中的谐波限制值。从测试时的负荷情况和时间看，产生这一问题的原因是由于变压器在轻负荷、高电压时，变压器的非线性造成的。
1．2 谐波引起的保护误动作问题
电力设备的继电保护一般是根据基波即50Hz设定的，而在有谐波的情况下，保护特性会由于频率的不同而发生变化，从而引起保护误动作。
在文安变电站曾发生过投入3 600 kvar电容器组时，变压器的负序闭锁动作的问题。从该变电站的谐波测试情况看，当投入3 600 kvar电容器组时，10 kV电压的5次谐波及电容器组电流的5次谐波较大，表2列出了10 kV电网不投电容器时的电压谐波、投入3 600 kvar电容器组时的电压谐波和电容器组电流谐波。
从表2的数据可以看出，在投入电容器组后，5次谐波增加很多，由于5次谐波是负序，该谐波经过变压器保护的负序过滤器后，同样会有电压输出，当超过保护定值时也会引起保护动作，这正是该站投入电容器组后，保护动作的原因，而且，由于负序过滤器是按基波电压设定的，在谐波负序电压情况下，动作值与基波电压动作值是不同的。
1．3 谐波对电容器组的影响及电容器组的谐波放大问题
上面的问题实际上反映的是谐波对电容器组的影响及电容器组的谐波放大问题，这一问题在有电容器组的变电站都是不同程度存在的，表3列出了荣村变电站的谐波测试结果。
从表3数据看出，在投入电容器组后，5次谐波电压增加很多，变压器10 kV侧电流的5次谐波也较大。从负荷性质看，文安和荣村变电站均无谐波负荷，其谐波主要来自系统及变压器。因为电容器容抗为1／wC，在有谐波情况下是低阻抗，因此，在电力系统中谐波对电容器组的影响是最大的。从另一个方面来讲，电容器组的谐波阻抗与系统及变压器的谐波阻抗之间可能会形成谐波谐振，即电容器组的投入会对谐波产生放大作用，甚至会产生谐波谐振，这一问题在许多文献中都有介绍，在此不进行详细论述。以上两个事例都说明，在农村电网中同样存在较严重的谐波问题。
改变电容器组参数后，文安变电站将电容器组容量降低为3 000 kvar，荣村变电站将电容器组容量降低为600 kvar，5次谐波都大大降低，且没有发生继电保护误动情况。
2 农村电网谐波的对策
针对上述问题，建议今后采取以下技术措施：
（1）选用的变压器应对其在1．1倍额定电压下（或者更高一些）的谐波提出要求，以保证在变压器轻负荷及系统电压升高时，变压器负荷侧电压谐波满足要求。
（2）对系统中安装的电容器组容量，要根据电容器组的谐波阻抗及变压器的谐波阻抗，以及系统的谐波阻抗进行计算，以保证电容器组投入之后，不会对某一谐波产生严重放大或谐振。
（3）对某些设备的继电保护应考虑谐波影响，尤其是带负序启动元件的保护，应采取技术措施，防止产生误动，以保证设备的安全运行。
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