500kV某变电站谐波问题的分析与治理

500kV某变电站谐波问题的分析与治理

张扬

广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州516000

摘要:变电站的谐波分量超标会对变电站的设备产生极大的影响，威胁着变电站的安全运行。为了减小抑制谐波分量对变电站设备的不利影响，许多变电站都采取了在低压电容器组上串联电抗器过滤高次谐波的方法。但某些变电站依然存在AVC(智能无功补偿装置）投切策略有误，或所配置的电容器组电抗率不符合要求等原因而导致谐波过滤效果不佳的情况。本文通过实测分析得出变电站谐波污染的主要成份，同时对谐波放大的原理进行分析，得出调整AVC投切策略的方案，有效治理了500kV某变电站谐波放大损坏电容器单体的问题。

关键词:谐波放大；AVC；并联电容器组

0引言

随着电力电子技术的广泛应用与发展，电力系统中增加了大量的非线性负载，如高压大容量的工业用交、直流变换装置。这些非线性负载会引起电网电流、电压波形发生畸变，从而引起电网的谐波“污染”。

谐波问题如果长期得不到消除，将会损坏变电站内的重要设备，严重威胁着变电站的安全稳定运行。为了解决500kV某变电站的谐波问题，运行人员对变电站谐波放大原理展开了研究，同时对该站的2条35kV母线进行谐波实测分析。研究和分析的结果表明，该站谐波放大的主要原因是AVC(自动电压无功控制装置）无序投切电容器组。运行人员据此向总调自动化反映有关情况，调整了该站AVC投切电容器组的相关策略，有效解决了该变电站由于谐波放大而导致的电容器组频繁故障的问题。

1电容器组投切现状

正常运行情况下，500kV某变电站站AVC功能压板在投上位置，而站内电容器组的投切策略由AVC来执行，在AVC压板投入时值班人员不得对电容器组进行投切操作。根据站内值班人员观察，由AVC控制的站内电容器组的投切并无明显的规律，也就是说在AVC的控制下，500kV某变电站站6组电容器为无序投切。

母线上3个电容器组中两个的电抗率为4.2%，另一个的电抗率为12%，这三个电容器组的电抗率设置是否合理，其AVC投切策略又能否起到抑制谐波的作用呢？带着这样的疑问，运行人员决定对该变电站35kV母线的谐波环境进行实测分析。

2谐波测量

2.1测量仪器

设备名称：电能质量分析仪型号：PQPT1000

2.2测量接线

测量用电压信号取母线PT二次侧相电压，电流信号取自主变变低开关CT二次侧。

2.3谐波测量结果分析

实测结果表明，35kV母线在并联电容器组尚未投入运行时，主变35kV侧的3、5次谐波电流分别为20.3A和17.6A，均超过允许值12A；而35kV母线电压谐波含有率中，3、5次谐波的含有率分别为3.5%和3.11%，均高于允许值2.4%。根据调查结果，基本确定3、5次谐波是35kV母线的主要谐波污染源。

确定了主要的谐波污染源后，要消除3、5次谐波对35kV母线上设备的干扰，就必须弄清在电容器组上串联电抗器消除谐波的原理。为此，对谐波入侵35kV母线的情形进行模拟计算。

3谐波放大的分析与抑制

3.1电容器组侧有谐波源时的电路参数

3.2电抗率的概念

《GB50227-2008并联电容器装置设计规范》中定义电抗率如下：

电抗率（reactanceratio）并联电容器装置的串联电抗器的额定感抗与串联连接的电容器的额定容抗之比，以百分数表示。

3.3谐波的抑制与放大分析

3.4串联电抗器选择

由此可知，该站三组电容器组的电抗率分别为12%，4.2%，4.2%，与计算分析结果一致，因此该站并联电容器组的串联电抗器配置不存在问题。由于该站AVC存在无序投切电容器组的问题，导致谐波放大的原因很可能就是是AVC投切不同电抗率电容器组的顺序有误。

3.5AVC投切策略调整

根据计算分析结果：

运行人员查阅了《GB50227-2008并联电容器装置设计规范》，其中6.2.3条：“变电站中有两种电抗率的并联电容器装置时，其中12%的装置应具有先投后切功能”，这也验证了以上AVC投切电容器组策略的正确性。

4实施效果检查

AVC策略调整后，500kV某站电容器组实行12%的电容器组先投后切、4.2%的电容器组后投先切策略。运行一段时间后，运行人员对12%的电容器组单独投入和12%、4.2%的电容器组同时投入时的谐波情况进行复测，复测表明3次谐波电流实测值由20.3A分别降为3.2A和2.8A，5次谐波的含量由17.6A分别降为17.6A和3.3A；3次谐波电压含有率由3.5%分别将为0.71%和0.82%，5次谐波的含量由3.11%分别降为3.06%和0.78%，而其他次数的谐波电流测量值和电压含有率未见明显上升。

由实测结果可知，AVC按照12%的电容器组先投后切的策略执行，可以有效降低3、5次谐波含量。

AVC投切策略调整后，500kV某站电容器单体年平均故障台数由原来的9台，降低为0台，可见虑除35kV母线侧的3、5次谐波对降低35kV母线并联电容器组的故障率有显著效果。

5结语

本文以广东电网500kV某变电站35kV母线并联电容器组故障率高这一生产实际问题入手，展开变电站谐波问题的研究。实测分析了该变电站35kV母线的主要谐波污染源，分析了谐波放大及抑制的原理，通过建模和计算得出500kV某变电站并联电容器组的最佳配置参数，并以次为依据得出并联电容器组的正确投切策略。有效解决了35kV母线由于AVC投切策略不当造成的谐波放大问题，降低了并联电容器单体的故障率，保证了500kV某站高压设备的安全稳定运行。

致谢

黄志、王博、褚正超、乔艳龙等工作人员对本文中实测方案的制定和数据的整理记录工作及论文修改提供了宝贵的意见，谨此致谢。

参考文献

[1]田友元，.电力系统并联电容器运行的谐波问题，东北电力技术，1996年第2期

[2]张青，500kV变电站谐波在线监测与分析系统应用研究，2012年6月

[3]GB/T14549-1993，电能质量公用电网谐波

[4]GB50227-2008并联电容器装置设计规范