文档介绍：试述谐波对变压器的影响及其抑制措施
试述谐波对变压器的影响及其抑制措施
[摘要] 谐波电流是影响变压器运行性能的主要因素, 从对变压器谐波电流产生机理及流通路径分析的结果看, 改善变压器磁路饱和状况及对变压器绕组进行合理联结可有效抑制谐波电流的产生, 从而提高变压器的运行性能和改善供配电系统的供电质量.
[关键词] 变压器;谐波电流;磁路饱和;抑制措施
中图分类号:TM4文献标识码: A
随着高电压输电系统的规模化发展, 电力系统对智能化供电的要求越来越高, 致使大量电力电子设备应用于输、配电监控系统中, 使得电力系统用电负荷种类越来越复杂, 系统中的谐波分量也越来越严重, , 谐波电流通过静电感应、电磁感应等方式祸合到弱电系统设备中, 也会对检测系统产生干扰, , 也是输配电系统中一个主要的谐波源, 由于谐波引起的热损耗随谐波电流、谐波频率的平方成值成比例上升, 导致变压器的基波负载容量下降, 变压器运行效率降低, 而且, 谐波电流会使涡流和集肤效应加剧,变压器温度升高, 造成绝缘损坏, , 研究电力变压器的谐波电流产生机理、流通路径具有重要的现实意义.
1变压器磁路饱和与谐波电流产生机理分析
由于变压器一、二次绕组之间只有磁耦合而没有电的联系, 变压器的功率传输、电压转换都是建立在磁路饱和的基础上, , 主磁通与励磁电流之间基本上是线性关系, 即主磁通量随着励磁电流的增加而增加, 二者相位相同, , 励磁电流增加时, 主磁通量基本保持不变, , 将主磁通量变化时空图转换为主磁通量与励磁电流之间的曲线关系, 可知当主磁通Φ(t) 为正弦波时, 励磁电流i(t) 将畸变为尖顶波, 如图1 所示.

此时, 励磁电流的傅立叶级数表达式为:
(1)
由(1) 式可知, 励磁电流尖顶波可分解成基波电流和三次、五次等高次谐波电流之和, 除基波电流外, 三次谐波电流的幅值最大, 五次谐波电流的幅值次之, 且饱和程度越高, 励磁电流的畸变就越严重, , 磁化曲线就不再是一条曲线, 而是由磁化和磁滞两条曲线组成, 见图2 , 变压器磁通波形的上升段对应于磁滞曲线的上升部分, 下降段对应于磁滞曲线的下降部分, , 即波形曲线是半波对称, 由上、下两条磁化曲线所对应的磁化电流叠加而成,无论是基波分量, 还是谐波分量, 波形都已经发生畸变, 如图2 所示.

图2 中, 忽略了三次以上谐波分量, 曲线和曲线分别表示基波电流曲线波形和三次谐波电流曲线波形, 分别由磁化曲线和磁滞曲线叠加所对应的励磁电流叠加而成, 其傅立叶级数表达式分别为:

在(2) 、(3) 式中, (2) 式、(3) 式可知,考虑铁心磁滞影响时, 基波