电容器装置盲目采用串接5%~6%的串抗投入电网后,引起3次谐波的放大甚至发生谐振已成为不争的事实.众多的文献陈述了220kV及以上枢纽变电所中的河南汤阴变、湖南曲河变、湖南宝庆变、广西玉林变、张家口宣化变的电容装置投运后,曾先后发生由于3次谐波谐振引发的部分电容器和配套器件损毁,甚至全部电容器烧毁的事故北京地区聂各庄变、吕村变、南苑变、王四营变、浙江绍兴的渡东变等等,均发生3次谐波谐振而被迫停运采取改造措施.至于110kV及以下变电所电容器装置投运后,通常发生电网谐波放大超标,引起电容器,电抗器振动、发热、保护误动,甚至设备损坏.

　　根据大量电容器装置工程实例的计算分析与现场测试验证,结果证明可以采用简化的电路模型，来分析估算电容器装置的接入对电网3次谐波的影响,以及谐振容量的估算.按电容器装置投入点的情况不同分为两种类型:

　　1)当电容装置侧有谐波源时,其分析电路模型如图1所示.图中,In为谐波源的第n次谐波电流XS为系统等值工频短路电抗XC为电容器组工频容抗XL为串抗工频电抗(XL=AXC,A为电抗率)n为谐波次数,为了分析电容装置接入电网后以对某次谐波变化的影响,特定义电容器组投入后与投入 前系统谐波电压之比为某次谐波电压放大率(FVn),经推导可得:

　　式中,S=XS/XC=QCN/SD其中,SD为电容装置接入处母线短路容量,QCN为电容装置容量.当(1)式分母的数值等于零时,表示电容装置与电网在第n次谐波发生并联谐振,并据此推导出估算电容装置谐振容量(QCX)的算式:

　　从物理意义上解释:当电容装置侧存在3次谐波电流源时,串接6%及以下串抗的电容器组在3次谐波下的阻抗呈容性,而系统阻抗为感性,两者并联阻抗增大(比起电容装置接入前单一的系统阻抗3XS而言),故电容装置接入后比接入前,其装置侧网络3次谐波电压增大(即3次谐波电压放大),一旦电容器支路与系统等值回路的3次谐波阻抗值相等或接近相等(符号相反),两者并联阻抗为无穷大即进入并联谐振,引起电容装置严重过电压过电流而损毁,同时危及系统******.

　　从(2)式可得,当电容装置选用5%串抗且容量达到或接近系统短路容量的6%时,或者选用6%串抗且其容量达到或接近系统短路容量5%时,就会发生3次谐波并联谐振或接近于谐振.上述220kV及以上变电所的电容装置工程实例证实了从(2)式得出的结果.110kV及以下变电所的电容装置容量相对较小,(通常S>5%),但会引起3次谐波放大,甚至严重放大.从(1)式可以揭示,在同一装置场所,在选用串抗的电抗率(A)为0.1%~6%范围内,随着A的增大,或者随着S的增大(即电容装置投入容量的增大),3次谐波电压放大程度(FV3)也随着增大.