功率因数电容器和谐波滤波器 – 应用注意事项

(源 : 伊顿表 35007 七 2011)

谐波注意事项

电力系统谐波的讨论是不完整的讨论功率因数校正电容器的影响. 在包含功率因数校正电容器的工业厂房, 谐波电流和电压可以显着放大，由于电容器的与该服务变压器的相互作用. 这被称为 谐波谐振或并联谐振. 对于包含功率因数校正电容器的典型植物, 的谐振频率 (在该扩增发生频率) 通常落在第5附近的13次谐波. 由于非线性负载通常注入电流在第5, 7日, 11和第13次谐波, 如果驱动器和电容器安装在同一系统上的谐振或接近谐振状态往往会导致, 生产的症状和问题与熔断的保险丝, 在配电系统的其它部分损坏电容器或失败.

注意: 电容器本身并不会造成谐波, 但只会加剧潜在的谐波问题. 常, 谐波相关的问题不“露面”，直到电容器适用于功率因数校正.

它是一种常见的误解，在谐波环境中应用电容的问题仅限于问题造成的电容器本身，即在更高的频率，电容的低阻抗导致电流过载到电容和, 因此, 必须除去. 然而, 电容/谐波问题必须从电力系统角度来观察. 谐波电压和植物的系统电流的电容引起的上升可能会导致问题，而电容本身仍然在其可接受的电流额定值.

电容器组和变压器能引起共振

电容器和变压器​​可以当电容器组安装在入口处的服务创造危险的共振条件. 在这些条件下, 通过非线性设备产生的谐波可以被放大许多倍.

随着越来越多的kVAR被添加到系统，该系统包含一个显著量非线性负载的高次谐波的问题的放大变得更可能.

谐振谐波频率的估计是通过使用下面的公式计算:

  • 千伏安系统 =短路系统的容量
  • 电容的千乏=金额
  • 千乏上线
  • H =谐波次数提到了 60 赫兹基地

如果h是在附近的非线性器件，即所产生的主要谐波的值, 3, 5, 7, 11 - 然后在谐振电路将大大增加谐波失真.

例如, 如果一个工厂有一个 1500 千伏安变压器用 5-1/2% 阻抗和实用的短路额定值是 48,000 千伏安, 然后千伏安系统 就等于 17,391 千伏安.

如果 350 电容器千乏被用来提高功率因数, H.将:

 

因为ħ落在右边的7次谐波, 这些电容可以创建一个有害的谐振条件，如果非线性器件存在于工厂. 在这种情况下，电容应该只应用于谐波滤波组件.

诊断可能的谐波相关问题

对工厂设备的谐波阴性症状包括电容器保险丝熔断, 减少电机的使用寿命, 熔断器或断路器的虚假或伪造的操作, 减少生活中还是在变压器或电子或微处理器控制的误操作增加噪音. 如果一个或多个这些症状出现有规律, 然后执行以下步骤，应采取.

  1. 如果植物含有功率因数校正电容器, 目前进入电容应采用“真有效值”电流计来测量. 如果这个值大于电容器的额定电流在系统电压高的 (通过 >5% 左右), 谐波电压畸变的存在是可能的.
  2. 进行植物的谐波产生的负载和系统配置的纸张审计. 这种分析开始千伏安或马力数据对工厂中的所有主要的非线性器件的聚会, 所有的电容, 并在服务入口变压器额定值的信息(小号). 该数据被分析，以确定条件是否存在，以创建高次谐波的不利水平.
  3. 如果配电系统是复杂的，如, 多个服务入口, 分布电容，或者纸张审计不完整或认为过于繁琐, 最明确的方法来判断谐波是否会导致一个问题，就是通过现场审核工厂. 本次审计涉及的电气系统布局的检查和连接的负载, 以及在策略性地点采取谐波测量. 这些数据可以进行组装和分析，以获得电力系统的一个清晰，简明的理解.

消除谐波问题

当功率因数校正是必需的非线性负载的存在, 或谐波失真量必须降低到解决电能质量问题或避免惩罚, 最可靠的, 成本最低的解决方案往往是实现了与使用谐波滤波器.

无源和开关谐波滤波器

并联型电压谐波滤波器 (看 图 1) 是, 本质上, 功率因数校正电容结合一系列铁芯电抗器. 一种过滤器提供功率因数校正的基本频率，成为一个电感 (像马达) 在频率比其更高的“契机”。大多数谐波滤波器调谐下面的5次谐波. 因此, 该过滤器提供了一个电感性阻抗路径，这些电流在几乎所有的三相非线性负载产生的谐波频率 (5日, 7日, 11日, 13日, 等等). 因为 科幻滤波器没有容性在这些频率, 工厂的电气系统不再能产生共鸣，在这些频率和不能放大的谐波电压和电流.

 

因此，一个并联谐波滤波器完成三件事:

  1. 提供功率因数校正.
  2. 防止过电压的谐波共振引起的声.
  3. 降低电压谐波失真和变压器负载谐波频率高于其调谐点.

在某些情况下, 谐波共振条件可能会逐渐随着时间的推移电容和非线性负载都安装在一个工厂累积. 这种电容器谐波滤波器，以纠正问题的更换可能是昂贵. 定制设计的谐波滤波器，其能够消除与共振在任何特定的频率相关的问题，同时提供一个非常低的功率因数校正电容量. 因此，这些低的kVAR过滤器能够提供的过滤能力相同的量大得多的传统的过滤器, 但以较低的成本.

与高次谐波系统解决方案

如果工厂负荷变化, 然后开关电容/滤波器组建议. 对于具有广泛不同的负载时消除谐波是首要目标系统, 一个谐波校正单位 (HCU) 建议.