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谐波引起串联电抗器发热异常分析
点击次数:669 发布时间:2014-09-22

谐波引起串联电抗器发热异常分析:

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变频器因具有调速方便、保护功能齐全等优点在油田内得到大量的应用,这些非线性负载产生的谐波引起电网电流、电压波形发生畸变,导致并联电容器补偿装置无法正常投运,串联电抗器发热、电容器烧毁频繁发生。串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流[1],防止谐波对电容器造成危害。但如果不考虑并联电容器接入母线处的谐波背景,任意组合串联电抗器和并联电容器,会发生谐波的放大和谐振。本文通过具体计算、现场谐波测试,分析塔河油田110kV十区变电站串联电抗器发热的原因,并提出改进的措施。

110kV十区变电站新装两套容量(1500+1500)kvar的电容器组,共分4组,每组容量1500kvar,选配电容器型号PhMKPM-6.6/1/500,单体容量500kvar,电容量33.17μF,额定电压12/ kV,额定电流24.06A。选配电抗器的电抗率为6%,型号:R7PM 10.0/3/1500Qn90 kvar,电感量18.38mH,4台。2013816投运11500kvar电容器组运行一周后,电抗器噪音增大,红外成像测温显示线圈和铁芯温度升高到106.1℃,红外成像测温图见图1。为避免电抗器烧损事故,遂将并联电容器组退出运行。

分析认为电抗器发热可能由以下原因引起:

(1) 电抗器质量存在设计和工艺上的缺陷。

(2) 电网谐波引起。

现场检查未发现电抗器压块松动现象,绝缘电阻、直流电阻和电抗值也都正常,电抗器不存在质量问题。

十区变电站10kV配电线路带载大量使用变频器调速的400V电动机负荷,现场谐波测试后发现,在电容器组不投入的情况下,谐波电压总畸变率(THDV)95%概率大值为3.25%,其中5次谐波畸变率2.58%7次谐波畸变率1.36%11次谐波畸变率1.14%。谐波电流主要以571113次谐波电流为特征谐波,其中5次谐波含量大,达12.93A。谐波电压、电流频谱图见图2、图3。谐波电压、电流虽未超过GB/T14549-93标准限值要求,但已严重污染了电网。

因此,初步判断电抗器发热应该是由于变频器等非线性负载产生的谐波注入电网,在电容器组投入系统后引起谐波电流电压放大甚至谐振造成的。

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