諧波諧振是電力系統中較為常見的現象之一,根據其造成危害的形式不同,可分為串聯諧振和并聯諧振.前者易引起過電壓現象,后者易引起過電流危害.諧振會進一步加重電壓、電流的畸變,有時甚至會造成電力器件、相連接設備的損壞,引起系統的安全性故障.串聯諧振的基本特點電力系統是感性和容性元件的復雜組合,當系統中某一節點或者支路出現非線性負荷時,易引起系統的諧振情況.產生串聯諧振時,線路中的阻抗小,導致線路出現過電流現象[13].給出了k倍工頻下的等效電源、阻抗示意圖.假設元件參數分別為Vk=1∠0°V為固定值,R=1Ω,L=10mH,C=20.68μF.電感和電容滿足:
很容易發現,此時電路中阻抗小,電流與電壓的關系為
在諧振頻率下,品質因數Q接近于
式中:ωk為諧振角頻率.品質因數代表的含義為施加在電感上的電壓對電源電壓放大的情況.
當頻率小于350Hz時,電路呈容性;大于350Hz時,電路呈感性.即可認為電路在350Hz(7次諧波)時發生了串聯諧振.此時品質因數Q=219.91,電感和電容的電壓嚴重放大.
支路法原理
支路(元件)是電路中小的組成部分,不論是串聯諧振還是并聯諧振,都是從某一支路(元件)出現過壓或過流現象得出的結論.另外,從支路的角度衡量諧振的發生,不僅具有檢查裝置過電流、過電壓的情況,而且對校驗裝置的安裝、規劃具有指導作用.因此,串聯諧振的發生和支路密切相關,而非僅僅只有節點或者回路.
對于一個復雜的線性網絡,選擇某一待考察支路,將其與網絡的其他部分進行聯合.步驟如下:
步驟1將系統中的電壓源或電流源置0;
步驟2將系統的線路、元件參數按諧波阻抗(在頻率f下)進行處理,其中包括:發電機、負荷、濾波器等;
步驟3對除去考察支路的網絡求取其在頻率f下的等效阻抗;
步驟4串聯一個頻率為f,幅值為1單位的諧波電壓源,得到此時支路的電流;
步驟5判定f是否大于考察頻率范圍,若是,停止;若否,將f=f+Δf代入步驟3繼續進行.
測試系統串聯諧振時,只要有一個很小的諧波電壓在相關的支路上串聯,就會在該支路以及系統中引起非常大的諧波電流.
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