低压无功补偿电容器谐波谐振过电压及投切策略研究

摘要

电容器作为配电网最主要的无功补偿装置，起着控制系统功率因数、电压支持，以及减少系统损耗的作用。由于实际系统中用户侧的谐波来源相对复杂，且具有随机性和不确定性，使得电容器在实际应用仍然不可避免地存在谐波放大甚至谐振现象。电容器长期运行在非额定状态下易发生寿命衰减的现象，而且传统的电容投切策略并没有考虑到谐波对电容器寿命的影响。本文通过建立电容器与系统阻抗的谐波谐振模型，根据实际负荷的谐波状况对电容器投切时的谐振过电压状况进行预测，基于电容器寿命因素优化电容器投切策略，以提高电容器寿命的利用率，同时又规避谐波谐振过电压危害，减小谐波对电容器的不利影响。
　　本文的主要研究内容如下：
　　①通过对当前低压民用配电系统中几类具有代表性的医疗、办公和住宅建筑进行负荷监测，提取其电压和电流测量数据，掌握不同类型民用负荷的谐波特性。
　　②由于电容器有三种可能的接线形式，因此分别建立相应的等效谐波模型，计算各元件参数，研究电容器与系统阻抗的谐振关系及其谐波过电压的理论推导，确定影响系统谐振的关键参数，并通过仿真进行模型的验证。
　　③由于实际负荷谐波源是三相不对称的，利用本文建立的谐波谐振模型和实测谐波源数据，采用对称分量法解决在不对称负载条件下电容器投切后的过电压预测问题，对比分析不同负荷谐波条件下的电容电压和电流响应。
　　④研究谐波对电容器寿命的影响，分析谐振时的过电压波形特征，利用Weibull概率模型对实测系统的电容应力水平进行累积分析，提出将电容器寿命指标应用于可规避谐波谐振过电压的电容器投切策略中。
　　基于上述研究的成果，本文提出基于电容器寿命因素的适用于低压配电系统的过电压预测和可规避谐波谐振过电压的电容器投切策略。通过建立三类典型建筑物的Simulink仿真模型，利用实测的不同负荷谐波数据，验证了策略的可行性。

目录

1 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

2 低压民用负荷谐波特性分析

2.1引言

2.2电能质量指标

2.3不同类型民用负荷谐波特性

2.4本章小结

3 低压系统电容器谐波谐振模型及过电压分析

3.1引言

3.2低压系统各主要元件的谐波模型

3.3低压配电系统谐波模型的建立

3.4低压配电系统并联谐振影响因素分析

3.5低压系统对称谐波条件下的谐振过电压分析

3.6低压系统不对称谐波条件下的谐振过电压分析

3.7本章小结

4 基于寿命因素的电容器谐波过电压规避方法

4.1引言

4.2电容器的寿命影响因素分析

4.3基于寿命因素的规避谐波谐振过电压的投切策略

4.4投切策略的仿真应用分析

4.5基于实测数据的电容器寿命评估

4.6本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

A 作者在攻读学位期间发表的论文目录