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摘 要 本文对电力系统的220～500kV中枢变电所和城网二次变电所的并联电容器运行中遇到的谐波问题进行了分析，并对其预防措施分别提出了一些不同的新观点。
1 前 言
近年来，关于电力系统的并联电容器运行的谐波问题已经发表了不少论文进行分析研究，并且提出了一些措施，以改善电容器装置的运行。其中如果采取不同电抗率的串联电抗器混装［1］，取消串联电抗器［2］和在电容器母线上安装滤波器等等。
电容器是一种对谐波极为敏感的电气设备，其容抗值随频率的变化而变化。谐波的影响，造成电容器可能因过电流或过电压使绝缘遭受损害或使用寿命缩短。因此在设计上，电容器应留有更大的裕度，例如，其最大容许电流为额定电流的1.3倍，最高容许电压为额定电压的1.1倍，热稳定试验在1.58倍额定容量和45～50℃的高温下进行，局部放电在2.15倍额定电压的条件下开始等等。这些指标都远远高于其它电气设备，其原因就是考虑了谐波因素的影响，只要在条件的允许范围内，电容器是允许谐波流通的。
电力系统的谐波是个十分复杂的问题。只就变电所来说，谐波源有的来自厂矿用户，有的来自电网，有的来自变电所内部，有的几个方面都有。变电所带的谐波负荷不同，其谐波分量也有差异，例如整流负荷以5次谐波为最高并且比较稳定。电气化铁道、电力机车、电弧炉和大容量电焊机等负荷，则以3次谐波为主，变动频繁，而且三相不平衡。变电所的负荷潮流有变化，电压有波动，日负荷有峰谷差，因季节变化，负荷和供电方式也有变化等等，都将对变电所的谐波产生影响。新建变电所由于负荷条件和发展情况不明，对于谐波影响很难作出预测。因此对电容器装置的设计不能作出统一的规定，而需要结合实际分别处理。
目前，电力系统并联电容器运行中遇到的主要谐波问题，一是发生在220kV和500kV中枢变电所，在投运电容器时发现3次谐波放大甚至出现谐振，发现这类问题的变电所很多，例如北京的房山变和聂各庄变，昆明的北郊变，贵州的鸡场变，河南的汤阳和信阳变等。另一是发生在城网变电所，这些变电所带有谐波源和负荷，因为谐波影响，东北电网曾经发生过电容器的过电流保护误动和铁道信号误动。海城铁东变因谐振，电容器投入后就跳闸。其它地区还有不少变电所的电容器因谐波被烧坏，由于谐波来源不同，准备就这两类变电所的问题分别进行讨论。
2 220～500kV中枢变电所的谐波问题
220～500kV变电所的并联电容器除东北电网的220kV变电所外，大都安装在没有其他配出线的主变压器三次侧，电容器的容量很大，由数万至数十万千乏，分组很多，最多到十多组，电压有10、35或66kV几种，经过测试，普遍发现3次谐波分量大于其它次数。在投入电容器后，3次谐波放大，在投入几组电容器后，还出现3次谐波谐振现象。
这类变电所的三次侧没有配出线路，其谐波源不能来自厂矿用户，只能来自电网和变电所内部。超高压电网的容量很大，通过其它电网进入主网的谐波很小，在高电压的作用下，导线周围的空气会发生游离，产生电晕现象，导线上出现放电声和紫兰色的光辉，电晕的产生伴随着高频振荡电流急剧增长，电晕电流经过绝缘子的泄漏和对地电容，由送端变压器的接地中性点返回，电晕和泄漏电流在电压波峰时最大，经过波峰逐渐消失，形成间歇性，使系统电压波形畸变，产生多次谐波，经过实测［3］，3次谐波占很大比例，其3次谐波电流的波峰值达到基波的40%。电晕电流的大小不但与电压高低有关，并且与空气密度或海拨高度、空气湿度、晴、雨与雾天及线路通过地区的污秽程度有关。导线本身的光滑度，直径大小及排列方式等也有影响，这些因素影响谐波分量的变化。
变电所内部的谐波源主要是变压器的激磁电流，此外带有铁芯的互感器的磁饱和也有一些影响。如果外施电压是正弦波，铁芯中的磁通也是正弦的，但激磁电流则是非正弦的尖顶波，一般磁通密度的运行下，冷轧硅钢片变压器激磁电流中谐波的成份大致范围如表1：
表1 变压器激磁电流中的谐波成份 | 
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倍额定电压的工频加谐波过电压峰值。
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