最新【精品】范文参考文献专业论文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,严重影响着电力系统的安全稳定运行.同时,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,使检测的灵敏度和可靠性降低.变压器是输配电系统中重要的感性设备,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,大大降低变压器的使用寿命团.因此,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,故变压器的磁路饱和状况对变压器的运行性能影响很大.磁路不饱和时,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,波形也相似.磁路饱和后,励磁电流增加时,主磁通量基本保持不变,二者之间为非线性关系.在不考虑变压器铁芯磁滞影响的前提下,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,其各次谐波电流的幅值也将之增大.考虑变压器铁心磁滞特性影响时,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所示.当外加电源电压是正弦波时,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,并且与磁滞曲线的最大值相对应.此时变压器的励磁电流波形比不考虑铁心磁滞特性时更加复杂,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,分别取.由(2)式、(3)式可知,考虑铁心磁滞影响时,基波和三次谐波都已经不再是标准的正弦波,由其叠加成的励磁电流曲线波形如图2中曲线»所示,其傅立叶级数表达式为:由(4)式可知,考虑铁心磁滞影响时,变压器的励磁电流畸变程度加剧,幅值增加,过大的冲击电流极可能导致变压器绝缘损坏而发生短路故障,严重影响电网的供电质量.在变压器实际运行中,铁心磁滞问题是客观存在的.所以,谐波电流对变压器运行性能的危害是极大的.2谐波电流在变压器绕组内的流通路径畸变的励磁电流波形中的谐波分量主要是三次谐波分量.在三相对称电路中,三次谐波电流的正弦表达式为:由(5)式可知,在三相对称系统中,三相三次谐波电流大小相等、相位相同.所以,三次谐波电流在三相变压器中的流通路径取决于变压器绕组的联结方式.2.1星型接线星型不带中性线绕组的接线原理如图3所示,因为基波电流大小相同、相位相差120°,三次谐波电流不能在星型联结绕组中流通.当星型接线绕组带中性线时,三次谐波电流可通过中性线流通并经接地线人地,中性线中的三次谐波电流是每相三次谐波电流的三倍,如图4所示.2.2三角型接线三角型绕组的接线原理如图5所示,同大小、同相位的三次谐波电流可以在闭合的三角型回路中形成环流而流通.综上可知,三次谐波电流只能在星型带中性线绕组和三角型绕组中流通,而不能在星型不带中性线绕组中流通.由于三次谐波电流在变压器的运行过程中是客观存在,所以,若变压器绕组接线方式不当,未为三次谐波电流提供通路时,三次谐波电流只能滞留在变压器铁芯绕组中,导致铁芯绕组发热,增加损耗.铁芯绕组长期发热会致使变压器绝缘材料强度降低,严重时,可导致绝缘损坏,引起故障,故大容