电容器组的谐波谐振评估
2024-07-18
抽象的：一家公用事业公司运营馈线和变电站。 电容器组在一条25.56kV配电馈线上，电力公司采用频率扫描仿真来确定配电馈线和变电站电容器组对谐波谐振和频率响应特性的影响。仿真结果表明，馈线的频率响应特性与馈线和变电站电容器组的状态密切相关。
本案例研究评估了变电站和馈线电容器组对 25.56kV 配电馈线频率响应特性的影响。
引言与模型开发
本文研究了图 1 所示系统中配电馈线和变电站电容器组对谐波谐振和频率响应特性的影响。利用三相和单相接地故障电流以及其他稳态量（如电容器组额定电流和电压升高）验证了系统模型的准确性。
图 1 – 馈线谐振案例研究的单线图
模拟结果
采用频率扫描分析法测定了电路在不同工作条件下的阻抗-频率特性。频率范围为60 Hz至5000 Hz（1 Hz增量）。满载条件下馈线负载约为10.4 MVA，负载率为98%。 功率因数 在电力系统中，已完成以下频率扫描案例：
图 2 显示了四种工作条件下扫描位置 1 的阻抗与频率仿真结果。
图 2 – 扫描位置 1 处的频率响应
图 3 显示了四种工作条件下扫描位置 2 的阻抗与频率仿真结果。
图 3 – 扫描位置 2 处的频率响应
图 4显示了四种工作条件下扫描位置 3 的阻抗与频率仿真结果。
图 4 – 扫描位置 3 处的频率响应
概括
仿真结果表明，馈线的频率响应特性很大程度上取决于馈线和变电站电容器组的状态。其他观察结果包括：
- 对于扫描位置 1 和 2（馈线段末端），与使用较大的变电站电容器组相比，使用较小的分布式馈线电容器组时，模拟频率响应通常更为严重。
- 对于扫描位置 3（变电站母线），与使用较小的分布式馈线电容器组相比，使用较大的变电站电容器组时，模拟频率响应通常更为严重。
- 当谐波产生负载的位置和特性未知时，通常难以概括其对电压畸变水平的影响。不同运行条件下的电压畸变取决于电路中各种非线性负载的位置、额定值和特性。例如，如果非线性负载位于两条馈线段的末端附近（扫描位置 1 和 2），则在馈线电容器运行的情况下，馈线电压畸变可能会略高。然而，如果非线性负载位于变电站附近（扫描位置 3），则在较大的变电站电容器组运行的情况下，馈线电压畸变可能会略高。实际的电流和电压畸变水平可以通过现场测量和/或包含谐波电流源特性的更详细的计算机仿真来确定。
