串聯電抗器電抗率的選擇

1.前言

電力電容器和與之配套的串聯電抗器在電力係統中的無功補償、降低線損以及限製合閘湧流與高次諧波方麵的作用已被國內外運行實踐所證實。由於電抗器高次諧波電流含量與電網諧波源狀況、阻抗參數和電容器裝置回路阻抗參數有關，因此在實際應用中電抗率的取值是不同的。這就要求我們在設計中要有針對性。以免出現不必要的問題。

2.合閘湧流

合閘湧流問題之所以引人注意，是因為它對電力係統和用戶產生多方麵的不利影響。有時會造成設備損壞和係統事故。

電容器投運合閘時產生的合閘湧流一般分兩種情況：種是單組電容器的合閘湧流，此種合閘湧流一般都小於開關設備允許的*大合閘湧流，故一般不采取限製湧流措施；**種是已有一組或多組電容器在運行，再投入另一組時的合閘湧流。實踐證明，此合閘湧流可以達到電容器組的額定電流的20～250倍。其放電電流值為：

I＝√U／XLXC＝√QC／XL（1）

式中：XC－電容器的容抗；

XL－電路的感抗；

QC－電容器的無功功率；

由式（1）可知，在電容器回路中裝設串聯電抗器，增大電路的感抗，I將減小。如串聯電抗器選擇恰當，便可將湧流限製在允許的範圍之內。

3.高次諧波及電抗率的選擇

在電力係統中，電氣設備所產生的高次諧波電流將引起係統中電壓波形的畸變，是對電網的一大公害，它將嚴重影響電容器組的正常運行。由此也必須采取加裝串聯電抗器的辦法對高次諧波加以抑製。眾所周之，傳入電抗器後，對基波來講不會有大的影響，但對諧波來說卻有較大的影響。這些非正弦波形可以用數學分析的方法分解成工頻的基波和各種倍數頻率的諧波。但對電容器來講，一般不存在偶次倍數的諧波。因此主要考慮3、5、7、9、11、13等次諧波的影響。在這些高諧波中以5次諧波*顯著。如某係統電壓波形包括基波和5次諧波（其它高次諧波占的比例很小）。基波電壓與額定電壓相等，而5次諧波電壓值為額定電壓的26.45％。在這種情況下經過計算可得出電容器組3.4％，過電流65.6％，電容器的無功出力過負荷35％。

由上可知，高次諧波嚴重影響電容器組的正常運行，因此必須采取相應的措施以降低諧波分量，抑製母線電壓的畸變，減小諧波過電流。

圖1為電容器串聯電抗器的單相等值電路圖。圖1

圖中：EN為N次諧波源電動勢；XB、XL分彆為變壓器、電抗器的等值感抗；XC為電容器組的等值容抗；N為諧波次數；IN為N次諧波總電流。

顯然，IN＝EN／NXB＋（NXL－XC／N）（2）

對於圖1電路來說，起主要作用的是3、5、7、11等次諧波。在式（2）中，若使NXL－XC／N＝0，

則當N＝3時，XL＝0.11XC

則當N＝5時，XL＝0.04XC

則當N＝5時，XL＝0.02XC

從式（2）可以看出，當NXL－XC／N》0即電容器組回路呈感性時，可使諧波電流減小，因此抑製諧波電流的電抗值應滿足NXL－XC／N》0的條件，又考慮到電抗值應有一定餘量，工程上常取可靠係數為1.5，因此串聯電抗器的電抗值應按下式選取：

XL＝AXC（3）

如限製5次諧波電流，則應取：

XL＝1.5（0.04XC）＝0.06XC

則：XL／XC＝0.06

式中0.06為限製5次諧波電流時，電抗器工頻額定電抗XL與電容器工頻額定容抗XC的比值，稱為電抗率，用字母K表示。

即：K＝XL／XC（4）

在5次諧波時，由式（4）可知，電抗率K＝6％時，才能補償支路的5次以上諧波電抗呈感性，才能有效地抑製高次諧波，並將合閘湧流限製在5倍額定電流左右。

額定電抗率

XL＝0.1％～1％×C—不考慮諧波影響，僅需抑製合閘湧流XL＝4.5％～6％×C—限製5次以上高次諧波的影響XL＝12％～13％×C—限製3次以上高次諧波的影響

額定頻率：用於50HZ和60HZ電力係統中

4.結束語

隨著電力工業的迅速發展，為節約能源，改善供電品質，提高無功補償水平。在電容器組中采用串聯電抗器是一種行之有效的好辦法，但要注意現場應用條件，按現場條件與要求進行設計才能達到預期的效果。若主要是為限製諧波，其電抗率宜按6％來選擇串聯電抗器；若主要是為限製湧流和短路電流其電抗率宜選0.2％～1％的空心式電抗率，才能式湧流和諧波得到較好的抑製。