（江苏现代电力无功控制工程技术研究中心 南通 226005）
摘要 随着现代化工业的快速发展和人民生活水平的提高，电网负荷日益复杂，导致电网污染严重，作为电力系统中提高电网的功率因数的无功补偿电容器也渐渐暴露出各种各样的问题，究其原因为电网谐波所致，那如何保障补偿电容器安全可靠的运行成为困扰电力行业技术人员的难题，为此我们根据多年积累的电容器补偿经验和现场运行试验作了一些电网谐波对补偿电容器影响分析。
关键词：谐波；无功补偿；电容器
0、引言
电力电容器是电力系统无功补偿必须使用的电路元件，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，但是电网谐波的存在又使得很多场合补偿电容器无法正常运行。
电容器由于谐波电流而过载，因为(1)电容器的电抗随着频率的升高而减小，这使得电容器成为谐波的吸收点。同时，谐波电压产生大电流会引起电容器熔丝熔断。（2）谐波往往会使介质损耗增加，其直接后果是额外的发热及寿命缩短。（3）电容器和电源电感结合构成并联谐振电路。在谐振情况下，谐波被放大，最终的电压会大大高于额定值并导致电容器损坏或熔丝熔断。
那么什么是电网谐波，它又是怎么产生的呢？
1、关于谐波
1.1 何为谐波
在我国电压、电流的正常波形均为50 HZ频率的正弦波形，而谐波则是指具有基波（50HZ）的整倍数的频率的电压（电流）。
1.2 谐波的产生
电网谐波的主要有大功率整流设备、冲击性负荷以及电子整流元件产生，下表罗列了部分谐波产生设备
1.3 谐波对电力系统产生的危害
（1） 对计算机和一些其它电子设备：较高的谐波可导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断。
（2） 对电子设备：电压谐波畸变可导致控制系统对电压过零点与电压位置点的判断错误，使控制系统失控。而电力与通讯线路之间的感性或容性耦合亦可造成对通讯设备的干扰。
（3） 对电费计量系统：将谐波电流计为有功电流，造成用户多支出电费。
（4） 对电力电缆：导致I2 Rac线损增加。
（5） 对开关和继电保护：导致电子保护式低压断路器之固态跳脱装置不正常跳闸。电网上一般的谐波有可能对由负序滤过器组成启动元件的保护及自动装置产生干扰。
（6） 对电动机与发电机：机械振动会受到谐波电流和基波频率磁场的影响，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，发生共振进而产生很高的机械应力，导致机械存在损坏的危险。
（7） 对变压器：谐波电流可导致铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损，加剧变压器的发热，而且谐波也会导致变压器噪声增加。
（8） 对功率因数补偿电容器：谐波引起的发热和电压增加会导致电容器使用寿命的缩短。系统谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。
2、无功补偿设备的谐波对策
当无串联电抗器的电容器设备在电路中集中使用时，由于较多的谐波重叠在电路的电压波形上将会扩大波形的失真。这是由于线路呈电容性的原因，此时变压器可能会发出噪声、电容器电路会产生异常电流、电容器会发热甚至烧毁。作为对策可以在电容器上接入串联电抗使电容器电路对于谐波呈电感性电路就能改善波形的失真。
另外，串联电抗器出了能改善波形以外，还能抑制流入电容器电路的涌流和防止开关断开时触点拉弧的效果。
几种无功补偿设备的谐波扩大典型值如下表。
数据分析：带电抗器型电容投入后，5次、7次和总谐波含量减小。
大作用，同时功率因数补偿的越高，谐波呈现的比例越大。而串接电抗器型电容投入后，5次、7次和总电压谐波均有所下降。
因此在进行无功补偿时，控制器设定功率因数上限不宜太高（0.9-0.95之间即可），在谐波较为严重的场合必须采用串电抗型电容器，主要谐波为5次的电气环境使用串接7%电抗器型电容器，主要谐波为3次的电气环境使用串接13%电抗器型电容器，如果3次、5次、7次均比较严重的场合建议使用串接13%电抗器型电容器。
4、结束语
目前市面上串电抗型电容器种类比较繁多，因为设计、制造工艺、部件选择等原因导致生产的滤波型低压电力电容器不合格，主要表现在（1）容抗误差比例较大，（2）电抗器过载能力太低，（3）电容器耐压不够等。TDS(GL)系列滤波式低压电力电容组合电器是采用高耐压纯干式电力电容器为主体，串接高品质电抗器研制而成，集测量、控制、保护、联机等系列功能于一体，主要应用于谐波十分严重场合的无功补偿，能够可靠运行，不会产生谐振，对谐波无放大作用，并在一定程度上有吸收消除谐波的功能，是低压无功自动补偿滤波技术的重大突破。
参考文献
[1]施文冲. 《现代电力无功控制技术与设备》中国电力出版社，2010.
[2]徐政译《电力系统谐波—基本原理、分析方法和滤波器设计》机械工业出版社，2007.
由以上实例可以看出不串电抗型电容器投入后对电网谐波具有放
论文作者:沈卫峰,冯国伟,杨建
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/18
标签：谐波论文; 电容器论文; 电网论文; 电压论文; 电流论文; 谐振论文; 波形论文; 《电力设备》2017年第31期论文;