諧波對并聯(lián)電容器的影響及有關(guān)對策的研究

當(dāng)系統(tǒng)電壓波形發(fā)生畸變時，這些非正弦波形可以用數(shù)字分析的方法分解成 50H2 的基波和各種倍數(shù)頻率的高次諧波，基波與各種諧波的迭加就是這個畸變的波形。

對電容器來講，一般不存在偶次倍數(shù)的諧波。此外，中性點(diǎn)不接地星形連接的電容器組的相電流和三角形連接的電容器組的相電壓中，都不包括 3 次及其整數(shù)倍的諧波。

因此，主要考慮 5 、7 、11 、13 等次諧波的影響，在這些高次諧波中，以 5 次諧波zui顯著。

由于系統(tǒng)電壓中高次諧波的作用，會使電容器產(chǎn)生過電流和過負(fù)荷，兩者超過的倍數(shù)并不一樣。同時，某高次諧波電流所造成的電波形畸變，遠(yuǎn)比電壓波形的畸變嚴(yán)重。

例如某系統(tǒng)電壓波形包括基波和 5 次諧波 （ 其它高次諧波占的比例很小 ） ，基波電壓與額定電壓相等， 5 次諧波電壓值為額定電壓的 26.45 %，經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果表明：在此情況下，電容器組過電壓 3.4 %，過電流 65.6 %，電容器的無功出力過負(fù)荷 35 %，而無功功率表的讀數(shù)卻為電容器組額定無功功率 Qe 的 171.2 %。

5 次諧波產(chǎn)生的畸變功率高達(dá)電容器額定無功功率的 105 %。再者，電容器對諧波電壓的反應(yīng)比較敏感，在發(fā)生諧波共振的情況下，可能使電容器成倍的過負(fù)荷，造成電容器的嚴(yán)重?fù)p壞或無法運(yùn)行。

對于系統(tǒng)中有諧波源，而且影響到電容器安全運(yùn)行時，作者認(rèn)為：首先應(yīng)對用戶 （ 諧波源 ） 采取相應(yīng)的有關(guān)措施以降低高次諧波分量。

抑制高次諧波的方法很多，如增加整流器的相數(shù)，限制大型整流器在電網(wǎng)中的連接容量以及采用調(diào)諧電抗器、微電感電阻和濾波電容器等制成高次諧波濾波裝置等。

其次應(yīng)考慮由于系統(tǒng)電壓中諧波的存在，采用哪種措施才能限制諧波的放大。目前，為了保護(hù)用于無功補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器，zui有效的方法是在電容器回路中串聯(lián)電抗器。其電抗器的感抗值應(yīng)按以下方法確定。

顯然，串聯(lián)電抗器 XL 越大，諧波電流 In 越小，為了避免 n 次及以上諧波諧振，應(yīng)使自振頻率次數(shù)小于小 n ，令 X = XS+XL ，當(dāng) n 次諧波諧振時，即有

如前述，對于電容器回路來說，起主要作用的是 5 、 7 、 11 ……等次諧波。在實(shí)際電網(wǎng)中，為了避免 5 次及以上諧波諧振，則由式 （3） 可見 n = 5 時，應(yīng)該滿足 X > 0 ， 04XC 因 XS 很小，所以 X = XL ，故應(yīng)使 XL > 0.04XC 。

當(dāng) n = 5 時，即當(dāng) 5XL= ，亦即 XL=0.04Xc 時，母線上 5 次諧波電壓為零，從而不致使 5 次諧波電壓放大，這正是所希望的。

綜上所述，為限制 5 次諧波電流，應(yīng)取 XL > 0.04Xc 而為降低母線上 5 次諧波電壓，應(yīng)取 XL = 0.04Xc ，以上兩者兼顧之，通常取 XL = 0.06Xc 。

而一般XL = 0.07Xc可以針對更多的非線性負(fù)載。