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10kV系统的电压谐波分析


作者:南京供电公司计量中心 曹根发 来源: 时间:08-02-21 17:36:41 加入收藏加入收藏夹
关键字:电压  谐波


    1.      理论分析
2.1谐波电流换算谐波电压法
    非线性负载向电网注入的谐波电流,通过供电节点阻抗,折算成谐波电压,叠加在基波上,造成电压波形的畸变,近似的工程估算可按下式计算:当有n个谐波源(母线电压的各条出线)。且相位不确定时:
In=  In1+In2+Kn In1 In2……………………(1)
In'=  In+In3+Kn In In3………………………(2)
            ………………………
    最后得到一个母线电压上总In' 谐波电流。
K值一般可按表1取值:
注: n 为谐波次数
       3*Un*n*In
HRVn=_______________ ………………………( 3
        
10*Sk
式中: 1.In 1 In 2 In 3 …………为谐波源的同次谐波电流值、单位:安培 (A)
2.In   为母线电压上 n 谐波的总电流值,单位:安培( A
3.Un :母线电压标称值   单位千伏( kV
4.Sk 公共连接点的三相小方式短路容量,单位兆伏安( MVA
5.n :第 n 次谐波。
   
由于超标特征集中在 3 次谐波上,计算颇为简单。以虎踞变为例, 10kV 母线上的三次谐波总电流( I 3 )仅有 9-11 安左右。经计算后, 10kV 侧的三次谐波含量 HRV 3 仅有 0.08-0.097% 。与背景谐波相叠加后的电压总畸变率也只有 1.2%-1.5% 。远小于测量数据 6.1%-8.1% 的范围。
1.2               谐波电压渗透法:
   

当已知系统中某点谐波电压,要推算相邻对应的谐波电压值时,可引入“谐波电压渗透系数”的概念去推算相邻点的某等级谐波电压畸变率。

   由如图 2 所示降压变压器,由变压器 T 1 供给负荷 F 。功率因数补偿的电容器组 C 0 上串联, a% 电抗器 L 0 。该系统的等值电路如图 3 所示。图中 R T n X T n 为变压器的第 n 次谐波的等值电抗和电阻。 X F n R F n 为负荷的第 n 次谐波等值电抗和电阻。 X L n X C n 为电抗器和补偿电容的第 n 次谐波等值电抗。
   
电源侧 A 的第 n 次谐波电压 U A n % , 利用等值电路与负荷侧 B 的谐波电压 U B n % )关系为:
   
U B n = Kun * U A n
 
式中: Kun 为谐波电压渗透系数
         Zcn Z f n
Kun = |  ——————— |
         Zcn Z f n+Z T n
式中: Zcn = j ( Xln - Xcn );
Z T n = R T n+jX T n
式中 符号为并联符号。
 
为使问题讨论简单化,同时避开补偿电容器组对第 n 次谐波的放大作用,作 4 点假设。
1.       切除补偿电容器组
2.       不计变压器损耗。
3.       系统满足 R f n X f n
4.       负荷侧无大型冲击性负载。
   
在这些条件均满足情况下,(实际上除第 2 点外,其余 3 点在实际测试中都具备或能做到)我们获得 Kun
   
验经数据如下,当 n<7 次,从高压电源侧到低压负荷侧的谐波电压渗透率:可取 1.05%-1.17% ,从低压负荷侧到高压电源侧的谐波电压渗透率可取 0.83%-0.95% ,取值与供电节点的短路容量,谐波次数及变压器制造工艺有关。基本趋势是,供电节点短路容量越大, ( 与国标谐波电流限数所确定的短路容量 MVA 值相比 ) 从高压向低压渗透率,愈向 1 趋近。谐波次数 >7 ,也趋近向 1 趋近。
   
仍以虎踞变为例,莫云 2#(796), 莫虎 1# 798 )两条 110kV 进线。电压总失谐率为 0.91-1.2% ,根据电压渗透原理, 10kV 的电压总畸变率应为:
0.91%-1.2%* 1.05%-1.17% =0.96%-1.4% 的范围之内,也远小于现场所测的 6.1%-8.1% 范围。


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