串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振對諧波的影響
發(fā)布時間:2020-04-29 11:13:21
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在電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負載所致,當電流流經(jīng)負載時,與所加的電壓不呈線性關(guān)系,就形成非正弦電流,從而產(chǎn)生諧波,而許多用電設(shè)備又是感性負載,如配電變壓器、電動機等,它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。傳統(tǒng)的無功補償與諧波治理方案分別是設(shè)置并聯(lián)電容器和LC振蕩電路,這些都需要電容器參與工作,而電容器和電網(wǎng)中的諧波又有相互影響,以下分別就并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振對諧波的影響分別分析:
一.并聯(lián)諧振對諧波的影響
并聯(lián)諧振主要影響是對諧波電流的放大。
1.并聯(lián)電容器對諧波電流放大的原理。在沒有電容設(shè)備且不考慮輸電線路的電容時。電力系統(tǒng)的諧波阻抗Zsn由下式表示:
Zsn=Rsn+jXsn=Rmsn+JNXs
式中Rsn——系統(tǒng)的n次諧波電阻;
Xs——n次諧波電抗,Xsn=nXs;Xs——工頻短路電抗。
設(shè)并聯(lián)電容器的基波電抗為Xc,n次諧波電抗為Xcn,則Xcn=(1/n)Xc。
并聯(lián)電容器后,系統(tǒng)的諧波等效電路如圖所示,系統(tǒng)的n次諧波阻抗變?yōu)閆’sn。
由上式可見,裝設(shè)電容器之后,系統(tǒng)諧波阻抗發(fā)生變化。既可為感性也可為容性,并對特定頻率的諧波,并聯(lián)電容器可與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,使等效諧波阻抗達到最大值。
電力系統(tǒng)中主要諧波源為電流源,其主要特征是外阻抗變化時電流不變,圖2示出電力系統(tǒng)的簡化電路圖,圖3為其諧波等效電路,圖中,In為諧波源的n次諧波電流,Isn為進入電網(wǎng)的諧波電流,Icn為進入電容器的諧波電流。
在這種情況下,Isn和Icn分別為(并聯(lián)電路分流公式)
由上述兩式看到,當Xsn=Xcn時,并聯(lián)電容器與系統(tǒng)阻抗發(fā)生并聯(lián)諧振,Isn,即當諧波源中含有次數(shù)為√Xc/Xs,√Xc/Xs的諧波時,將引起諧振,若諧波源中含有次數(shù)接近√Xn/Xs的諧波,雖不諧振,但也會導(dǎo)致該次諧波被放大。
二.串聯(lián)諧振對諧波的影響
傳統(tǒng)的濾波裝置LC濾波器就是利用串聯(lián)諧振設(shè)備的原理對諧波進行抑制的,LC濾波器也稱無源濾波器,由濾波電容器、電抗器串聯(lián)組合而成,與諧波源并》
除起濾波作用外,還兼顧無功補償?shù)男枰韵乱詥握{(diào)諧LC振蕩電路來加以說明。
單調(diào)諧濾波器單調(diào)諧濾波器是利用串聯(lián)L、C諧振原理構(gòu)成的。諧振次數(shù)JIc電路結(jié)構(gòu)及阻抗頻率特性曲線如圖4。
濾波器對n次諧波(Wn=NWs)的阻抗為
式中,下標表示第n次單調(diào)諧濾波器
由上式可畫出濾波器阻抗隨頻率變化的關(guān)系曲線。
在諧振點處,Zfn=Rfn,因Rfn很小,n次諧波電流主要由Rfn分流,很少流入電網(wǎng)中,而對于其他次數(shù)諧波,Zfn>>Rfn,濾波器分流很少,因此,簡單地說,只要將濾波器的諧振次數(shù)設(shè)定為所需濾除的諧波次數(shù)一樣,則該次諧波將大部分流入濾波器,從而起到濾除該次諧波的目的。
總結(jié):無功補償電容與電力系統(tǒng)中的電感構(gòu)成了局部電感、電容回路,它們的組合可能會產(chǎn)生并聯(lián)諧振,會對某次諧波電流起到放大作用,加劇了諧波危害;當它們構(gòu)成的局部諧波回路的頻率與系統(tǒng)中存在的某次諧波頻率相近時,就會造成危險的過電流和過電壓,這時可給并聯(lián)電容器串一定電抗的方法,改變并聯(lián)電容器與系統(tǒng)阻抗的諧振點,以避免并聯(lián)諧振。
同時對于含有諧波的電網(wǎng),在諧波源處裝設(shè)LC無源調(diào)諧濾波裝置,吸收諧波電流,有效地減少諧波量。