变压器谐波分析与治理

变压器谐波分析与治理　利仕雄　（广东电网公司中山供电局，广东阐述了各种抑制技术及其效果。　关键词：变压器：谐波；分析；抑制　中山市５２８４０　０）　摘　要：介绍电力系统中谐波分量的产生及其对变压器的危害，并在此基础上详细　Ｔｒａｎｓｆｏｒｎ￣ｅｒｓ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ　ＬＩ　Ｓｈ　ｌｏ哪　Ｇｕ锄　Ｉｄｏｎｇ　ｐ翻Ｍ盯ｇｒｉｄ　ｃ　，ｔｈｅ　Ｚｈ翻＇ｇｐ５－－ａｎ　ＰＭ　ｓＩ．纠ｐ　Ｂｕｒｅａｕ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｔｈｅ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈａｚａｒｄｓ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ａｎｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｂａｓｉｓ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｅｆｆｅｃｔ　ｃｕｒｂ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ；Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；Ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｃｈｅｃｋ　１前言　现代电网中，各种新型电气设备不断涌现，包括一　些非线性负荷、冲击负荷等，使得电网中的电能质量问　题日益严重。随着电力系统用电负荷种类越来越复杂，　系统中的谐波分量也越来越严重。这些分量作用于变　压器上，会引起谐波损耗，变压器温度增高，缩短使用　寿命，特别是小型配电变压器，由于它抗谐波过载能力　磁电流的畸变有很大影响。对芯式变压器，其３的倍数　次谐波即零序谐波分量的磁通经由空气（油及外壳）构成　回路，磁阻将大的多，因此磁通中该次谐波分量显著减　少。一般变压器往往有一侧接成三角形接线，零序电流　将在其中流通而不进人电力系统网络，因而三相变压　器的谐波电流类似于六脉动整流回路，主要是（６　ｋ±１）　次谐波，而其中又以５、７次谐波为主要分量。一些大　型变压器由于三相磁路的不对称，零序性谐波电流也　将进入电力系统。　．较差，当流过较大谐波电流时可能会损坏。因此需要采　取各种措施来抑制这些分量。　１　Ｊ　２变压器谐波分析　变压器的励磁回路实质上就是具有铁芯绕组的电　２　—‘‘　…一　’　｜。、＼一　路。在不考虑磁滞及铁芯饱和状态时，它基本上是线性　。　电路。铁芯饱和后，它就是非线性的，即使外加电压是　正弦波，电流也要发生畸变。饱和愈深，电流波形畸变　就愈严重。电流发生畸变后就会含有三次谐波及其它　，　’／　＼　厂　．　．／＼　ｆ／‘工　’　／　’　０／１　２　０　．　＼＼３　一　／　／　的奇次谐波，电流波形为尖顶波，如图１所示。　圜２　计及铰芯磁滞影响的变压器勘磁电流波彤　ｉ（　）／　…・　…｝。二　…　…‘　：＼　……………㈩　　３谐波对变压器的危害　／　０…■．．　．；　Ｉ　ｆ／　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　不对称的波动谐波源如变频设备等，使电能质量　，　ｒ—＼Ｕ—＋　严重恶化，危及电力系统的安全和经济运行。电力系统　中的谐波源中，迄今广泛使用的变压器也是一种不可　十　——　．＿一　ｕ（ｔ）　４　ｔ　忽视的谐波源，这种波形畸变主要与变压器的设计和　运行有关，也来自电力变压器的励磁电流，变压器的谐　波电流是由其励磁回路的非线性引起的。变压器励磁　电流的谐波容量和铁芯饱和程度直接相关，即和其所　加的电压有关。正常情况下，所加电压为额定电压，铁　心基本工作在线性范围内，谐波电流含量不大，但在轻　载时电压升高，铁心工作在饱和区，谐波电流含量就会　大大增加。另外，在变压器投入运行过程、暂态扰动、　负载剧烈变化及非正常状态运行时，都会产生大量的　：　ｒ　田ｉ　电压磁适为｜弦馥时变压｜露磁电流馥形　计及磁滞的影响时，铁芯磁化曲线变为上升和下　降两条曲线，而不是一条曲线。电流波形出现扭曲，电　压为正弦波时的情况如图２所示。　由图２可知，计及铁芯磁滞影响的变压器励磁电流　波形仍是半波对称的，即它仍含有奇次谐波。对三相变　压器来说，铁芯的结构和变压器绕组接线方式都对励　４４日用电器２００６・０９一……一一一一一一一～一…一　…一一一一一一…一～…一一一－一…　～一～一一一一　维普资讯 http://www.cqvip.com

．．　．．壤．．　．．Ｉ　Ｉｌｌ＿＿＿ｌ■　喈波，对带有非对称性负荷的变压器而言，会大大增加　励磁电流的谐波分量。谐波流过变压器时对变压器造　成的危害大致有以下几个方面：　（１）睹波电流流入变，玉器时，对其主要影响是增加　多，供电质量要求高，而其主供购物中心的３：≠变压器　根据近儿年的运行资料，我们发现该商城主供购物中　心的变』土器（１　６００ｋ、Ａ，１　０ｋ～／０．４ｋＶ，Ｙ／Ｙ０）先后出现过　避雷器爆裂、主干母线槽温升高、绝缘损坏跳闸等现　象，照明器材需频繁更换，变压器运行温度升高，噪音　异常。２　０　０　５年３月，在有关部门的分析提议下，对变　了它的铜损耗和铁损耗。随着喈波频率的增高，集肤效　应会更加严重，铁损耗也更大。　（２）谐波电流会引起变压器外壳外层硅钢片和某　些紧同件的发热，并有可能引起变压器局部严重过热，　喈波还会引起变压器的噪声过大。　压器４　０　０、侧电压、电流的喈波情况进行测试，使用测　试仪器是ＰＡ４４００　Ｐ０ｗＥＲ　ＱＵＡＬＩ　ＴＹ　ＡＮＡＬＹＺＥＲ，测试的　结果表明：变压器４　０　０　侧谐波电压主要为３、５、７次，　喈波电流也主要为３、５、７次。　４变压器谐波的抑制　由于变压器自身的非线性特性产生谐波而变压器　在电力系统中使用极为广泛，所以必须重视这种喈波　针对上述情况，我们与电容补偿装置生产厂家协　商利用开关电容配上针对３，５，７次谐波设计的滤波器　组成滤波型补偿装置，此装置满足了以下几个技术指　标：（１）分相补偿，精度高，响应速度快；（２）装置本身　不产生喈波；（３）对负荷谐波电流不仅不放大，还有一　定的抑制甚至衰减作用，满足Ｇ　Ｂ／Ｔ　１　４　５　４　９—９　３规定；（４）　配置灵活，根据负荷变化自动投切电感、电容。既能提　供超前补偿也能提供滞后补偿。　从实际投用情况看，该装置投用后，根据实测，线　电压畸变率＜４％（国际允许值为５％），且允许变压器带　１　０　０％负荷，即负荷电流２　３　１　０　Ａ（有效值）。接网点三次　谐波电流用Ｓ　Ｖｓ—ｃ一５５８／０．４补偿时，衰减３　３％，五次谐　波衰减为９　０％，线电压畸变率由１　５％，衰减为４％以下，　基本达到预期效果　的污染，这对改善电力系统的供电质量和确保安全经　济运行是十分必要的。通常来说对变压器的喈波分量　的抑制和消除谐波的影响有以下几种途径：　（１）从变压器自身考虑，可以利用变压器绕组的接　线方式来抑制谐波　考虑到对称三相非正弦波中的三　倍次偕波分量的相位均相同，所以通常将三相变压器　的原边或副边的任何一个绕组连接成ｊ角形，给三倍　次谐波提供通路可以抑制严重影响电压波形的三倍次　谐波。　（２）利用变压器结合无源滤波装置进行谐波抑制。　传统的方法是在变压器的高压侧或低压侧安装无源滤　波装置。　（３）利用变压器结合有源滤波装置进行谐波抑制。　６结论　本文说明了电力系统中非线性负荷产生谐波的必　然性，对变压器的非线性特性进行了分析，并指出了喈　有源滤波的基本原理是从补偿对象中检测出滤波电流，　由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而相位相　反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量，这种装　波分量对变压器的危害，提出了抑制和消除变压器谐　波分量的几种方法。　置能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补　偿特性不受电网阻抗的影响，这种抑制方式能动态地　消除和抑制谐波，并能补偿无功功率。　参考文献：　５实例分析　中山某商城是～幢集大型购物中心、电讯、甲级写　字楼、星级酒店于一体的综合高层建筑，内部设备众　［１］王兆安，杨君，刘进军．谐波抑制与无功功率补饺　【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２　Ｏ　Ｏ　４年．　［２］张一中，等．电力谐波［Ｍ】成都：成都科技大学出版社，　１　９９　４年．◆　由于环保、安全、使用简捷，电磁炉已深受人们青睐。电磁炉的选购其实很简单，选购秘　选　电　的　诀总结为“望、闻、问、切”。　“闻”：接通电源开机，保证除了正常的散热风扇的声音外，听不到其它杂音及电流声。　“切”：切切实实操作一下，按下每个控制键，看有无坏的；可以用锅具烧水，看不同温度档　能否正常加热，其控制温度是否恒定。　罘　大的产品，散热效率的高低会影响内部元器件的使用寿命；电源插头以三脚型的最佳。“望”：面板是否平整无损（避免凹凸或倾斜）；察看底部的散热风扇，选择风扇对角线尺寸　　器囊　“如非正确操作时自问”：问清楚面板的出处，以进口动报警、自动关机等。和国产Ａ级为上层板　　产品有没有自己希望的功能设计，　２００６・０９日用电器４５　＿一一一一一一一…一一一一…一一一一一一一一一一～一一…一…　…一…一一～一