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Nov 14, 2018

串联谐波谐振如何评估?

    华超电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家,本公司生产的串联谐振设备在行业内都广受好评,以打造具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。
 
    在电力系统中,大多元件为感性元件,系统阻抗成感性。正常运行在工频条件下,系统的感抗比容抗小很多,因而不会发生谐振,但当系统中含有谐波分量时,系统阻抗发生变化,就可能发生LC谐振。使系统的电压、电流波形发生畸变,有时甚至造成电力元器件的损坏,影响系统的正常运行。虽然对于谐波谐振已研究较多,但能够分析这种现象的工具却很少。频谱分析是当前可识别谐振存在和确定谐振频率的方法,但是这种工具不能提供有效解决该问题的更多信息,本文提出了基于模态分析的谐波谐振评估方法。该方法通过分析特征根的性质,得到有关谐振机理和程度的信息。模态分析为谐波谐振问题的解决提供了新的思路。模态分析仅能解决并联谐振问题,未涉及如何解串联谐波谐振问题的具体分析方法。虽然并联谐振在电力系统中所占比例相对较大,但串联谐振的危害仍然不可忽视。本文首先指出不能运用单一的模态分析来获得串联谐振的谐振频率,并分析了其原因。基于模态分析法的基本原理,本文提出了运用回路模态分析法解串联谐波谐振问题。
串联谐振
    串联谐振的概念
 
    当系统中某些电感、电容元件与谐波源形成串联回路时,就可能发生串联谐振。简化后的谐振回路如图1所示。C、L、R分别为谐振电路的电容、电感、电阻;a、b为端口;Un、In。分别为电压、电流向量。
 
    发生串联谐振的条件是:在谐波源发生nr次谐波的作用下,串联回路中的感抗与容抗相等。
 
    Xc为基波容抗;Xl为基波感抗;nr为谐振时谐波的次数,nr=fr/f1,fr为谐振时谐波频率,f1为基波频率。
 
    当发生串联谐振时,在a、b端口的Un与In相位相同,电感电压向量ULn与电容电压向量Ucn大小相等,方向相反,相互抵消,所以串联谐振被称为电压谐振。URn为电阻电压向量;uxn为电抗电压向量;w1为基波角频率。
 
    Un=URn+UXn,其中UXn=ULn+Ucn=0,因此Un=URn;式中谐振回路品质因数Q=1/nrw1CR=nrw1L/R。
 
    当Un为常数时,电流的最大值完全取决于电阻值,而与电感、电容值无关,这是串联谐振电路的一个重要特征。当谐波源产生nr次高次谐波使Q》1时,就会在电感(如电磁式电压互感器、变压器)和电容器(如断路器均压电容)上产生很高的谐波过电压,造成电力设备绝缘损坏。
 
    结论
 
    a)在分析串联谐波谐振时,不能用简单的节点阻抗矩阵,因为串联谐振发生在回路,谐振情况与回路阻抗密切相关。必须分析回路阻抗矩阵,才能准确获得串联谐振频率及相关支路的信息。
 
    b)测试系统研究证明了本文提出方法的正确性和适用性。将本文的模态分析法与目前通用的频谱分析相结合,能够较完整解决谐振问题的方法。
 
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