最新电力无源滤波补偿装置研究、设计与分析(2)

由式（2）可知，与此对应有ξ=0.414。ξ从0开始向负值变化时，电容器支路变为容性，注人系统和流进滤波电容器的谐波电流迅速增大。考虑到电容器支路谐波电流的过负荷能力有限，不妨规定电容器支路内该次谐波电流增加到110%作为滤波器的下边界。此时ξ=-0.0909。因此，滤波器的工作区间可确定为－0.091＜ξ＜＋0.414。

表列出滤波器工作区各点各参的数值：

2）、关于滤波调谐工作点

由式（3） 可知，ξ值与5个参数有关；

如果XL、XC和频率都很精确，当然取ξ= 0值做滤波工作点最为理想，此时，ξ值不受 变化影响。

而实际上XL、XC总会有一定的偏差，电网频率也会在土1%的范围内变化。电气参数变化导致ξ值出现负值时容易导致系统谐波电流放大。ξ值向正方向变化则没有出现谐振的危险，因此，滤波器起始工作点若计算值宜按若值“ 宁正勿负” 的原则选取，即按工作区中间值，例如ξ=0.253选取。此时可允许电气参数有较宽的变化范围。如起始工作点取ξ=0, 则当C、L下降时，ξ值会变为负值。

例如对于5次谐波滤波器，如C和L都下降2%，则 就变为-0.00157，如果

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，则 已超出了下限。如果选择ξ= 0.0413，则当C和L都下降2%时，ξ变为 0.0639 ，仍超不出下边界（见表1）

对高次谐波调谐的滤波器对低次谐波，ξ则为负值，如回路未并低次调谐滤波器，则在一定的条件下可能引起低次谐波谐振，因此，调谐滤波器应对低次谐波进行验算。

而低次谐波滤波器对高次谐波，ξ为正值，不会谐振且有部分滤波作用。因此，为避免投切滤波器时发生谐振，滤波装置各路滤波器的投切次序：

投人时，应先低次后高次； 切除时，应则先高次后低次。

4、谐波电流谐振特性曲线的各区域的特性的小结

采用相对单位值表示的谐波电流特性曲线（两组双曲线）可方便、明了、快捷地分析系统和电容器支路谐波电流随网络参数变化的关系。

按该方法分四个区域，对电网无功补偿和滤波问题进行了分析，并指出： ⑴、在电网没有显著的谐波负荷时电容器不串或仅串小的限涌流电抗时，

由于参量ξ是个较大的负数，且ξ≤0，此时电容器支路虽呈容性，但只引起系统轻度的谐波电流放大，电网无功补偿没有谐波谐振问题。

并称特性曲线上ξ＜-2的区域为自然补偿区。 ⑵、ξ＞1的区域为滤波补偿区

其特点是为适应电网非线性负荷的剧增，在电容器支路串有足够大的电抗器，使得 因而 ，电容器支路呈感性。电容器除能正常提供无功容量外，兼有部分滤波功能。 ⑷、－2＜ξ＜－1/2的区域为谐波电流谐振区。 特别是ξ=-1时，恰为并联谐振中心点。

在处理电网补偿和滤波谐波问题时应注意电容器支路和电网参数可能引起的谐波谐振或谐波严重放大的问题。

⑸、若ξ=0电容器支路串联谐振，是电容器支路全滤波工作点。 实际上滤波器按偏调谐整定其工作点允许范围便较宽一些。

例如把－0.091＜ξ＜＋0.416作为滤波器的工作区，可保证谐波过滤率≥70.7%。

5、无功补偿电容器组的并联谐振的分析

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母线带有谐波源接线图

⑴、无功补偿并联电容器组的谐振分析

如上图所示，谐波源和电容器同在变压器低压侧B母线上，在谐波源作用下，电容器组和系统电路可能会发生并联谐振。当条件满足发生并联谐振时，并联谐振次数与哪些因数有关?下面举例进行分析：

系统接线示意图

上图为系统等效电路图，电压源和电抗电路(忽略电阻)；

变压器高压侧母线短路容量为20MVA；变压器容量为2MVA，变比K=11／0．4，短路电压百分比VT％=6.5％；电容器容量为200kvar，额定电压0．4kV。

在负载产生的谐波源作用下，系统感抗和电容器组容抗组成并联谐振电路。

根据 发生并联谐振的条件，求出基波条件下的系统感抗和电容器组容抗。 用标幺值(P．u表示)进行计算:

取基准容量为2MVA，基准电压为0．4kV，

假设母线电压等于电容器额定电压为0．4kV，那么：

对于系统，短路容量Sd=20MVA=10p．u，可求出 。 对于变压器， ，从400V母线看, 可求出短路容量 。

对于电容器组 ，可得 。 根据 可以求出并联谐振次数

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下面表2为短路容量(S )为20Mvar和电容器组容量QC为0.1：0.5Mvar时的谐振次数，表3 为QC=500kvar时，不同短路容量Sd为20：80MVA下的谐振次数。

表2 不同电容器组容量下并联谐振次数

表3不同母线短路容量下并联谐振次数

从表2、表3可以得出发生并联谐振时，谐振次数与母线短路容量和电容器的关系： ①、电容器的容量增加，使谐振次数向低值移动。 ②、母线短路容量的增加，使谐振次数向高值移动。

根据上面例子分析可得谐振次数和母线短路容量及电容器容量关系：

由上式分析，可以得到上面相同的结论，这里Sd看作电容器母线处短路容量。 并联电容器组投人到母线上会引起母线电压上升，下面从母线电压上升角度来分析谐振次数与电压上升之间的关系。参考图4，一个戴维南等效电路表示的电力系统，一个电容器组准备投人到短路容量为Sd的母线上。

电容器组断开时， 电容器组接人时，

系统接线示意图

假设US保持恒定，由于电容器组接人引起的母线电压上升为

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由 式可得：

由上式给出了当电容器组投人引起母线电压上升量和谐振次数的关系。 ⑵、具有滤波功能的并联电容器组发生并联谐振

当系统母线上存在谐波时，通常在电容器组支路上串联电抗器组成无源滤波器。通过调整串联电抗率将滤波器调谐在某个特定谐波频率，利用电容和电抗在该谐波频率发生串联谐振以吸收谐波。根据上面分析可以知道电容器支路和系统电感可能发生并联谐振，故在设计滤波器时要避免发生并联谐振使电压放大造成对电容器的损害。

带滤波功能的并联电容器组接线图

谐波情况下的等效电路

下面分析发生并联谐振的频率与串联电抗率的关系：

在基波情况下，假设母线B电压为U，短路容量为Sd，可求系统电抗Xs(忽略电阻):

根据电容器组的容量和额定电压(假定母线B电压等于电容器额定电压)可求其容抗Xc:

电容器组串联电抗率K，定义为串联电抗器的电抗与并联电容器组的容抗之比K=XL／XC。

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在n次谐波情况下，电容器组的容抗与电抗器的电抗之比为：

参考图6，电容器支路等效容抗为：

联立以上等式可得：

此式给出了谐波次数与母线短路容量、电容器组容量以及电抗率之间的关系。它同样满足“电容器的容量增加，使谐振点向低值移动；母线短路容量的增加，使谐振点向高值移动”的结论。同时，我们更加关心的是，并联电容器组串联电抗器滤除的谐波次数和它们与系统电抗引起的并联谐振的次数之间的关系。

假设电容器组串联电抗器支路滤除n1次谐波，它与系统电抗发生并联谐 …… 此处隐藏：2447字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……