谐波对电容器组的影响及其抑制

论研 究表 明 ： 有谐 波时 的总磁滞 损耗 比基波 时 磁滞 损耗是增 加的 。总涡 流损 耗 比基波 时的涡 流损耗是增加 的 ，并且 由谐波 引起的涡流损 耗 增加 超过由谐波引起 的磁滞损耗 增加。 综 上所述 ， 谐波导 致损耗增加 和设 备寿命缩 短 ， 三倍 数次谐波 即使 在负载平衡 的情况下也会使 中线 带电流并此 电流有可能等 于甚至大 于相 电 流。 导致了要第设备 降低额 定值 ， 么增加 中 这 要 线 的型号。此外谐 波引起的谐振也 可能损坏设 备， 还会使灵敏 设备发生误动作或元件故障 。 ３ ． 介质损耗 介 质损 耗是 电容器 中或 电缆 中常 见 的损 耗。 电容器组 是非理想 电流器 ， 电流与 电压 的相 位差 为 ‘损 耗角 为 ８且 ＝ ， 质损 耗 的 ｐ ， ， ９ 介
电容器组 ，因为提高 功率因数运行 可以降低设 备所需 的额定值 以及 线路损耗和 电压降 ，从而 减少对电压调节设 备的需求 。但 电容器与上述 电子设备相互作用导 致了电压和 电流的放大效 应。 电感 和电容 元件参数匹配相近时 ， 就会发生 电感和电容的谐 振。 无论是串联谐 振， 还是并联 谐振 ，都会在 电感 和电容中产生过 电压 和过 电 流； 使其绝缘 和导 电回路 过热 、 。因此 ， 损坏 谐波 的最大危 害是 产生谐振过电压和过 电流 。 二 、 波畸变对电力系统的影响 谐 谐波会增加设 备的铜耗 、铁耗 和介 质损耗 进而加剧设 备的热应力。
信 息 技 术
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谐 波 对 电容器 组 的影 响及其抑 制
耿 淬
（ 州 刘 国钧 高 等 职 业技 术 学校 ， 苏 常 பைடு நூலகம் ２ ３ １ ） 常 江 １０ ４
摘 要： 电力 电子设 备 的 大量 应 用成 为 电力 系统 主要 的谐 波 源 ， 电力公 司为提 高功 率 因数 而配 置的 电容 器 组对 谐 波非 常敏 感 ， 而 本 文 分析 了谐 波对 电力 系统 的 影响 ， 而讨论 对 电容 器组 的损 害 ， 进 并针 对 电容 器组提 出 了抑 制谐 波 的方 法及 电抗 器 电抗 选择 。
关 键 词 ： 波 ； 容 器 组 谐 电 １问题 提 出 近年来 电子工 业迅猛发展诞 生了一批精 密 设备 ，工业界 为提 高系统 的可靠 性和效率而广 泛使用 电力 电子变流器 ，这些精 密设备一方 面 对电力系统供 给的 电能质量更 加敏感 ，一方 面 又导致交流电流和 电压稳态波形 的畸变成 为 电 网中主要谐波 源 ，向电力系统注人 大量谐波 电 流 ， 电网的电压波形畸变 。 导致 城市供 电系统 中 的谐 波问题 越来越受到重视 。 电力公司为改善 功率 因数而 大量增 加使用
器成为谐波的吸悦 。 同时 ， 谐波电压产生大电 流会 引起电容器熔丝熔断 。 （） ２谐波往往 使介质损耗 增加 ， 其直接后 果 是额 外的发热和寿命缩短 ； （） ３ 电容器 和 电源 电感 结合 构成并 联谐 振 电路 ， 在谐 振时 ， 波被放 大 ， 终 的电压会 大 谐 最 大高 于电压 额定值 并导致电容器损坏。 四、 电容器组 谐波抑制 谐 波抑制 ，就是通过 使用无 源滤波器来有 效地减小谐波 。 般地 ，无源滤波器 由电容器和 电抗器 串 联而成 ， 调谐 在某个特定谐 波频 率 ， 并 滤波器对 其所调 谐的谐波来说是 —个低阻抗 的 “ 陷井” ， 理论上 ， 波器在其调谐频率 处阻抗为零 ， 滤 因此 可 吸收掉要滤 除的谐 波。 基频表达式为： １ ．ｓ＝ ｏｖｔ￣。 Ｐ １ ÷ｗｃ ／ ， ｃ ０ ｏ 当 电容 器组被 设计来 滤除某 一谐 波时 ， 只 当有谐 波时 ， 的介 质损耗会增加 。 总 要采用 一个调谐 电抗器 ， 并使 其在调谐频率下 三 、 波对 电容器组的影响 谐 的感 陛电抗值等于 电容 器的容性 电抗值 。滤 除 电容器及其 串联 电抗器是一 种对谐波极 为 的谐波次数 可用下 式表示 ： 敏感 的电气设备 ， 容抗或 电抗 随频率 的变化 其 而变化 。 当存 在谐波时 ， 电容器组 回路 电压 电流 增 长 的更 快 ， 特别 是含 有 高次谐 波 时 ， 电流增 ｈ 一调谐次数 ， 或需要滤除 的｛波次数 ； 皆 长更 为迅速。 因此电力 系统 中， 受谐波影 响而造 疗 一调谐 频率 ｈ ｏ ｆ； 成 电容器及其 电抗 器可能 因过 电流 、 电压 ， 过 或 广－ 基频 下的电容器电抗 ； — 长期 过热使绝缘损 坏或寿命缩 短 ，引发故障 的 广 ． 基频下 的电抗 器电抗 。 问题 时有 发生 。据统 计 ， 由于谐波而 损坏 的电 上 式说 明 ，当 电抗 器 电抗 ＝ ． ０ ４时 ＝ ０ 气 设 备 中 ，电容 器约 占 ４ ％，串联 电抗 器 占 ０ ０ ， 、 胁 ＝５ 明电容 器组 与 电抗 ． ０ ／ 说 ３％，其它 因谐 波而损 坏 的电气 设备 与电容器 ０ 器构 成的是—个 ５ 次谐波滤波器。 也有很 大关 系 。 若要构成—个 三次谐波 的滤 波器 时 ， 电 则 谐波对 电容器组 的影 响有以下几种方式 ： ＸＦ １Ｘ ｄ １ （） １电容器 由于睹波 电流而过 载 ， 因为 电容 抗器 电抗 ： 孚 ＝
１ ．铜耗 如果忽略集肤 效应 ，由谐波 引起 的铜耗增 加的标 幺值决定于 电流畸变 因数或 者电压畸变 因数 ，因为在纯 电阻 晴 下 电流 畸变因数和 电 况 压畸变 因数是相同的 。 ２ ．铁耗 所谓铁耗是发 生在铁心 中的损耗 ，该铁心 要么被 外加励 磁而磁化 ， 要么在磁场 中旋转 。 铁 耗包括磁滞损耗 和涡流损耗 ， 它导致 效率降低 、 铁 温度升高 ， 而限制了输出功率 的提高 。 器 的电抗随着 频率 的增大 而减 小 ，这使得 电容 从 理