電網諧波對并聯無功補償電容器危害分析

摘要：伴隨著我國經濟的發展，人們對生活有了更高層次的要求，電能成為人們生活與娛樂不可缺少的一部分。而電力企業在對電網進行維護時，發現電網諧波對于并聯無功補償電容器具有一定的危害，這種危害對電網以及電氣設備都會造成極大的損失，解決這個問題對國家電網的發展有深遠的意義，有利于我國電網的蓬勃發展。

關鍵詞：電網諧波；并聯無功補償電容器；諧波電流；電網維護；電氣設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM531 文章編號：1009-2374（2015）19-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.075

近些年來，電網諧波電流造成的危害越來越頻繁，尤其是對并聯無功補償電容器的危害更為嚴重，甚至會造成電容器的燒毀，嚴重時會產生火災，相關部門對此必須將電網諧波電流的抑制問題進行重視，找到解決此問題的措施并進行大力實施，要對此問題的嚴重性給予高度重視，以積極的態度面對此問題，以達到抑制電網諧波對并聯無功補償電容器的危害的目的，促使電網的安全運行，為人們的安全用電提供保障。

1 電網諧波電流的產生以及危害

1.1 電網諧波電流的產生

隨著社會經濟的不斷發展，電力行業的發展也極為迅速，電網的分布范圍也越來越廣，而且在建筑業、工業等行業不斷發展中，由于使用的電氣設備數量的增加，對電網負載的要求也越來越高。在當今電網運行的過程中，由于出現過多的非線性負載，會產生諧波電流，諧波電流的不斷疊加會造成電網中電流過大，對于無法承受大電流的電網以及電氣設備會造成一定的

破壞。

1.2 電網諧波電流的危害

電網為人們日常生活、生產以及工作提供了可靠的電能，但是電網在運行中，電網諧波會對并聯無功補償電容器產生一定的危害。例如，在廣西電網公司中，發生一起由于電網諧波對無功補償電容器產生影響，導致電容器發生燒毀的情況，最后發展成整個電網癱瘓，對于廣西電網公司造成了非常嚴重的損失，由此看出，電容器在電網運行過程中是必不可少的組成結構之一，當受到電網諧波電流的影響，就會使電容器產生額外的熱量，電容器的溫度升高增加了電容器的有功耗損，而且，對并聯無功補償電容器的使用壽命也將產生一定的影響，會加快電容器的老化。另外，電網諧波電流還可能使并聯無功補償電容器出現過負荷的現象，以至于電容器出現燒毀故障，對電網的正常運行造成極大的損失，對周邊人群用電的可靠性、安全性也將帶來一定的影響。

2 電網諧波方法機理

電網系統在發展的過程中，經過數次的改進和完善，主要是本著電網系統供電的安全性、可靠性為目的來進行完善，其中并聯無功補償電容器就是重要的應用設備之一，對提高電網功率因素的等效電路有著極大的作用（如圖1所示）。

圖1 等效電路圖

圖1中的I為電網諧波源所產生的諧波電流，XS為電網系統中的等效基波感抗，RS作為電網系統的等效電阻，IS作為電網系統的諧波電流，IC作為進入到并聯無功補償電容器的諧波電流。作者通過大量的實踐證明，如果為了提高電網系統的功率因數而實施電容器無功補償的話，雖然能夠給電網系統帶來一定的效益，但是，如果并聯無功補償電容器設置的參數與實際電網運行不符合的話，就會產生大量的諧波電流，甚至電容器的運行會放大諧波電流而產生諧振的現象，長期處在這種情況下運行，不僅會對電容器的使用壽命產生一定的影響，嚴重時甚至會燒毀電容器，造成電網諧波并聯無功補償電容器出現嚴重故障。

3 如何有效地抑制諧波電流

3.1 在并聯無功補償電容器中串聯電抗器

通過以上的分析得知，諧波電流不僅對電網的損害極大，對電氣設備也會造成一定的損傷甚至燒毀，對電網系統運行的安全性、穩定性等都造成極大的影響，因此，抑制諧波電流的工作也成為電網系統的重點工作。為了更好地抑制諧波電流放大對電容器造成的損壞現象，作者通過大量的實驗尋找到既經濟又實惠的可行方法，該方法主要是將并聯無功補償電容器中串接大小適當的空心電抗器。該方法在實施的過程中，主要是根據注入電網系統中的諧波次數、供電系統條件、補償電容器參數以及限制指標等方面進行分析，再選擇一個適當大小的電抗器串接到電容器中，提高并聯無功補償電容器的電抗率，從而有效地抑制諧波電流對并聯無功電容器的影響。就現階段電抗器的電抗率來說，主要分為12%、6%、4.5%、<0.4%四種，一般情況下并聯無功補償電容器中接入4.5%電抗率的配置，當然，具體的接入配置還需要根據實際情況來定，如果配網的三次諧波較大的話，為了提高并聯無功補償電容器運行的可靠性，應采用12%電抗率進行配置，從而達到抑制電網諧波的作用，避免或降低對并聯無功補償電容器的影響。

3.2 電抗器參數的選擇

以上提到的抑制電網諧波對并聯無功補償電容器的影響，主要采取的是串聯電抗器的方式，而對串聯電抗器參數的選擇非常關鍵，如果選擇電抗率不適宜的話，就會造成串聯的電抗器雖然花費了一定的資金，但是卻無法起到更好地抑制諧波電流的作用，甚至增加電容器的功耗。串聯電抗器能讓諧波下的電容器回路總阻抗均顯示為感性，這樣才能從根本上消除電網中所產生的諧波，如果總阻抗為容性的話，就無法對電網諧波起到抑制的作用，要達到這個目的，必須進行電抗率的計算，主要計算如下：

P=MNc/x2

式中：P為串聯到并聯無功補償電容器中電抗器的工頻感抗；M為可靠系數，一般情況下可靠系數取1.1～1.4之間；N為并聯補償電容器的工頻容抗；x代表可能注入電容器的最低次諧波次數。通過上式來計算出電抗器的電抗率，再結合《并聯電容器裝置設計規范（GB 50227-2008）》，可以確定不同的并聯無功補償電容器該需要多少電抗率的電抗器。

另外，還應注意串聯的電抗器與補償電容器額定電壓存在的匹配問題，如果并聯無功補償電容器中串聯電抗器的話，并聯補償電容器的端電肯定會升高，而在這個過程中，必須要考慮到《并聯電容器裝置設計規范》中對電容器運行電壓的標準，同時，要嚴格按照《電力系統電壓和無功電力技術導則》中對變電站母線電壓的要求，必須保證串接電抗器后的電容器符合規范要求，同時還要確保變電站的母線電壓在規范范圍內運行，這樣才能真正發揮出并聯無功補償電容器的作用，否則將會引發電網故障，造成更大的經濟損失。

4 結語

綜上所述，電網在正常運行的過程中可能會出現電網諧波，這種情況不僅影響了電網的正常運行，也對并聯無功補償電容器產生一定的破壞。通過本文對電網諧波對并聯無功補償電容器危害的分析，作者結合自身多年工作經驗，以及自身對電網諧波危害的認識，主要從電網諧波電流的產生、電網諧波電流的危害、電網諧波方法機理以及如何有效地抑制諧波電流等方面進行分析，希望通過本文的分析，對提高電網的運行效率，確保并聯無功補償電容器的正常運行給予一定的幫助和

啟發。

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作者簡介：梁珂（1973-），男，廣西電網有限責任公司玉林供電局工程師，研究方向：變電檢修及管理。

（責任編輯：蔣建華）