配电网中性线电流超载研究.docx

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配电网中性线电流超载研究

配电网中性线电流超载研究

摘要在三相四线制系统中，单相非线性负载中3次谐波含量很大，造成了3次谐波电流在中性线中的大量流动。

通过双调谐滤波器对中性线电流进行抑制，达到了减小中线电流和改善中性线电流波形的目的。

电流补偿器将逆变器接入曲折变压器中性点和中线之间，逆变器输出的电流通过曲折变压器提供的低阻抗的零序电流通道注入系统，进行中性线电流的补偿。

零序谐波滤波器通过电感器阻止了零序电流流过电源,同时通过电抗器将零序电流短路,使得电源端不会加载零序谐波电压,从而避免对电源产生干扰。

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关键词配电网中性线电流双调谐滤波器电流补偿器零序谐波滤波器

毕业设计说明书（论文）外文摘要

TitleDistributionnetworkneutralcurrentoverloadresearch

Abstract

Inthethree-phaseandfour-wiresystem,thesingle-phasenonlinearloadharmoniccontentsalargeamountofthreetimesharmonic.Itresultsina3rdharmoniccurrentflowintheneutralline.

Thedouble-tunedfiltersuppresstheneutrallinecurrent,itreducestheneutralcurrentandimprovethecurrentwaveformoftheneutralline.

Thecurrentcompensatorconnectsasingle-phaseinverterbetweentheneuralpointofzig-zagtransformerandtheneuralline.Theoutputcurrentoftheinverterisinjectedintosystemthroughthepathprovidedbythezig-zagtransformerforneurallinecurrentcompensation，whichisoflowimpedancetothezero-sequencecurrent.Zero-sequenceharmonicfilterusestheinductortopreventzero-sequencecurrentflowsthroughthepowersupply,whilethezero-sequenceshortcircuitthroughthereactor,thepowersupplysidedoesnotloadzerosequenceharmonicvoltagesoastoavoidinterferenceonthepowersupply.

Keywordsdistributionnetworkneurallinecurrentdouble-tunedfiltercurrentcompensatorzero-sequenceharmonicfilter

保障中性线的安全可靠比起相线更为重要，因此减小中性线电流成为工作者亟需解决的问题。

通过对中性线电流的成分进行分析发现，其中3次谐波占主要部分，如何对3次谐波电流进行抑制是减小中性线电流的关键。

为了保证电网安全稳定运行，减少甚至消除中性线电流的超载问题，就必须提高防治水平，改善设备结构，研究抑制中性线电流超载的方法。

2谐波及对称分量法

2.1谐波的定义及电力系统谐波的产生的原因

从严格意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是

指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。

从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。

正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。

产生的原因：

由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。

主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。

在只含线性元件（电阻、电感及电容）的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。

　　用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。

在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。

当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。

由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。

（3）提高电气设备对于抗谐波的抗干扰能力。

改进电气设备的性能，使其能在谐波环境中能够正常运行，但是在谐波较大的时候电气设备仍然将会受到谐波的严重干扰。

（4）改善谐波保护性能。

对于那些对谐波十分敏感的电气设备要采用灵敏的保护装置。

采取这样的措施能在谐波超标时设备能安全运行。

装置电力滤波器治理谐波主要有以下几种方式：

（1）采用无源滤波器PF（PassiveFilter）。

就是谐波源是附近加设单调谐及高通滤波器，这样就可以过滤谐波电流，并且可进行无功功的率补偿，运行和维护的方式也相当地简单。

实现起来也叫为方便。

（2）采用有源滤波器APF（CtivePowerFilter）。

就是谐波源附近并联型或串联型有源滤波器，这样就能起到补偿或者隔离谐波作用。

虽然性能优越，但是这种装置的造价比较的高。

（3）采用混合型有源滤波器HAPF（HybridActivePowerFilter）。

混合型有源滤波器兼具无源滤波器成本低廉和有源滤波器性能优越的优点，属于有源滤波器的分支。

混合型的有源滤波器类型繁多，大体上可以分为两大类。

2.3无源滤波器的发展历程和我国滤波器行业现状

1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。

20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。

自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。

导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展；到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。

80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。

90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。

当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。

2.5对称分量法介绍

对称分量法：

在三相对称网络中出现局部不对称情况（短路）时，分析计算三相不对称电气量（电压或电流等）。

（即将不对称量分解变换为对称分量）对于任何三相不对称相量均可分解为：

正序分量：

为正向的三相对称分量。

负序分量：

为反向的三相对称分量。

零序分量：

为大小相等，方向相同对称量。

图2-10对称分量

（a）正序分量；（b）负序分量；（c）零序分量；（d）合成分量

由于各相的分量为对称分量，如已知一相的正、负、零序分量，该相称为“基准相”（通常为a相），则可求出其它相（b、c相）的各序分量。

关系为：

图2-11各分量关系逆变换为：

图2-12分量关系逆变换

不对称故障时，要特别关注电压和电流的零序分量。

零序分量存在的条件：

三个相量之和不等于0;由于三相零序电流分量完全相等，必须以中性点为通路（和地）。

图2-13零序电流以中性线通路

通常可将电力系统分成三相线性网络部分和非线性元件部分，如图2-14所示。

图2-14含非线性元件的三相电力系统

根据替代定理，可用等效电流源或等效电压源来置换系统中的非线性元件，如图2-15中右虚框所示。

图2-14中非线性元件的三相等效电流源，分别由各相基波和谐波分量组成。

假设三相有源线性系统如图2-15左虚框中所示的三相对称线性系统，这样，图2-14中的非线性电力系统即等效为图2-15所示的等效线性系统，从而可按线性系统的叠加定理求出系统的谐波解。

图2-15置换后的等效线性系统

非线性系统中对任意次的谐波均不存在对称电路，对第h次谐波而言，其电流分量也是不对称的。

利用对称分量法，可将h次谐波等效电流分量分解成3组三序对称分量，如图2-16所示。

图中