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谐波的产生及对补偿电容器的影响-海文斯电气
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海文斯电气有限公司 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2019-12-09 15:35:44 楼主

1、谐波的产生

1)近年来电力电子技术得到迅猛发展,大量的整流装置和变频设备的使用成为目前电网谐波的主要来源,其中以整流装置为产生谐波含量为主。整流装置在进行正常工作时,不仅会产生谐波同时还会消耗大量的无功功率,加剧电能质量问题,例如:影响电网电压稳定,电流出现波动等。

2)另外,电路中的非线性磁性负载的使用也会造成谐波的出现,例:异步电动机、配电变压器和电力电压互感器等,这些负载内部都含有铁芯,而这些负载又都是在磁通密度较高的区域工作,所以,会产生大量的谐波。

3)据统计数据表明,近年来居住环境谐波问题也日益凸显,正是由居民广泛的使用电视、电脑和荧光照明灯具,也成为谐波源的一种。还有工业矿热炉,电弧炉也是谐波产生的罪魁祸首。

2、谐波的危害

1)谐波的存在会是输电线路电线电缆产生过电流造成异常发热,加快线路电线损耗,同时会使注入谐波电流的设备产生发热损耗和有功功率的损耗,例如:谐波电流会使电动机异常发热,再快设备耗损,影响设备的运转效率,降低设备的过载能力。更有甚者,会发生谐振现象,对设备造成巨大的损坏。

2)谐波在存在会对依赖于对电流和电压进行控制的负载和监控仪器仪表,产生计量误差和控制方面的误动作。另外由于过流的影响,也会对精密仪器产生损坏。

3)谐波的存在也会对补偿电容器产生影响。具体变现为:谐波作用于补偿电容器会造成电流的放大,造成电容器的过电流,使电容器内部介质损耗加快,绝缘物质老化严重,产生损坏,也会造成其保护装置误动作或不作为,进一步造成安全隐患,甚至造成电容器着火爆炸。

3、谐波对电容器的影响

电容器装置容抗随电源频率增大而减小,对高次谐波形成低阻抗通路,易于吸收谐波电流引起谐波放大,因此比其它电力设备更容易受到谐波的危害。

(1)谐波会使电容发热,造成热击穿。

谐波的存在回使流过电容的电流增大,造成电容器的异常发热,功率损耗增加,温升加剧。根据电容器内部介质的老化规律得出:

τ=KT-b

t

τ为电容器的热老化寿命K为常数;T为电容器的运行温度;b也是常数:b正常情况下为7.7,解释为每当电容器的温度升高7℃,电容器的使用寿命就会缩短1/2

另外,电容器的使用寿命还与电容器本身的材质有一定的关系,材质和介质的不同,决定了电容器的散热能力也不同。总之,谐波作用于补偿电容器回使电容器温度迅速升高,减弱电容的散热能力,产生热击穿现象。τ

(2)谐波会时电容器填充绝缘介质老化加快

电路中谐波的存在会产生谐波电压,而谐波电压的出现会使补偿电容器两端的电压增大。那么根据电容器绝缘物质老化的规律:

Urτ=Const

U是电容器工作的电压,r为介定常数,一般是7-9,τ是绝缘介质寿命。则根据上式可得:电容器两端的工作电压,每升高1/10,则电容器的介质使用寿命就会缩短一半。

另外,当电容器两端电压升高时,电容器过载运行,使电容器的温升加剧,也会加快绝缘介质的热老化速率。当电容器的两端电压超出其承受能力时,会出现电容器内部局部放电和频率加剧,会对电容器造成永久性的绝缘介质损坏,影响电容器的正常使用。

(3)谐波会是电容器内部震动损坏

谐波在电网中事宜谐波电流的形式存在的,当谐波电流存在于电路中时就会产生谐波电压,当过电压和过电流施加在电容器上时,电容器内部就会产生相比于正常情况下的大很多的机械震动。这些机械振动会直接作用于外壳与连接线、作用于外壳与介质、也会做用作两极板之间的弹性震动,产生的震动会造成电容内部产生气体,内部游离电荷增多,使电容器内部结构遭到破坏,影响补偿电容器的正常使用。

随着社会发展,科技进步,电能质量问题也日益严重,对于谐波问题应受到大家的关注,积极治理,绿化电网环境。


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