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电抗器电抗率如何正确的选择    日期:2019-07-08


 

 电力电容器和与之配套的串联电抗器在电力系统中的无功补偿、降低线损以及限制合闸涌流与高次谐波的作用已被国内外运行实践所证实。电抗器高次谐波电流含量与电网谐波源状况、阻抗参数和电容器装置回路阻抗参数有关,在应用中电抗率的取值是不同的。这就要求我们在设计中要有针对性。以免出现不必要的问题


合闸涌流

合闸涌流问题之所以引人注意,是因为它对电力系统和用户产生多的不利影响。有时会造成设备损坏和系统事故。 


电容器投运合闸时产生的合闸涌流分两种:第一种是单组电容器的合闸涌流,此种合闸涌流都小于开关设备允许的最大合闸涌流,故不采取限制涌流措施;第二种是已有一组或多组电容器在运行,再投入另一组时的合闸涌流。实践证明,此合闸涌流可以达到电容器组的额定电流的20~250倍。其放电电流值为: 

I=√U/XLXC=√QC/XL (1) 

式中:XC-电容器的容抗; 

XL-电路的感抗; 

QC-电容器的无功功率; 

由式(1)可知,在电容器回路中装设串联电抗器,增大电路的感抗,I将减小。如串联电抗器选择恰当,便可将涌流限制在允许的范围之内。 


高次谐波及电抗率的选择

在电力系统中,电气设备所产生的高次谐波电流将引起系统中电压波形的畸变,是对电网的一大公害,它将严重影响电容器组的正常运行。由此也采取加装串联电抗器的办法对高次谐波加以抑制。众所周之,传入电抗器后,对基波来讲不会有大的影响,但对谐波却有较大的影响。这些非正弦波形可以用数学分析的方法分解成工频的基波和各种倍数频率的谐波。但对电容器来讲,不存在偶次倍数的谐波。主要考虑3、5、7、9、11、13等次谐波的影响。在这些高谐波中以5次谐波较明显。如某系统电压波形包括基波和5次谐波(其它高次谐波占的比例很小)。基波电压与额定电压相等,而5次谐波电压值为额定电压的26.45%.在这种下经过计算可得出电容器组3.4%,过电流65.6%,电容器的无功出力过负荷35%。 


由上可知,高次谐波严重影响电容器组的正常运行,采取相应的措施以降低谐波分量,抑制母线电压的畸变,减小谐波过电流。 


En为n次谐波源电动势;XB、XL分别为变压器电抗器的等值感抗;XC为电容器组的等值容抗;n为谐波次数;In为n次谐波总电流。 

In=En/nXB+(nXL-XC/n) (2) 

起主要作用的是3、5、7、11 等次谐波。在式(2)中,若使nXL-XC/n=0, 

则当n=3时,XL=0.11XC 

则当n=5时,XL=0.04XC 

则当n=5时,XL=0.02XC 

从式(2)可以看出,当nXL-XC/n>0即电容器组回路呈感性时,可使谐波电流减小,抑制谐波电流的电抗值应满足nXL-XC/n>0的条件,又考虑到电抗值应有一定余量,工程上常取可靠系数为1.5,串联电抗器的电抗值应按下式选取: 

XL=aXC (3) 

如限制5次谐波电流,则应取: 

XL=1.5(0.04XC)=0.06XC 

则:XL/XC=0.06

式中0.06为限制5次谐波电流时,电抗器工频额定电抗XL与电容器工频额定容抗XC的比值,称为电抗率,用字母K表示。 

即:K= XL/XC (4) 

在5次谐波时,由式(4)可知,电抗率K=6%时,才能补偿支路的5次谐波电抗呈感性,才能有效地抑制高次谐波,并将合闸涌流限制在5倍额定电流左右。 

额定电抗率

XL=0.1%~1%×c — 不考虑谐波影响,仅需抑制合闸涌流 

XL=4.5%~6%×c — 限制5次高次谐波的影响 

XL=12%~13%×c— 限制3次高次谐波的影响 

额定频率:用于50Hz和60Hz


电力系统中谐波不可忽视时,应查明供电系统的背景谐波含量,在合理确定K值。电抗率的配置应使电容器接入处谐波阻抗呈感性。电网背景谐波为5次及以上时,应配K=4.5~6%。通常5次谐波最大,7次谐波次之,3次较小。国内外通常采用K=4.5~6%。配置K=6%的电抗器抑制5次谐波效果好,但明显的放大3次谐波及谐振点为204Hz,与5次谐波的频率250Hz,容量大。配置4.5%的电抗器对3次谐波轻微放大,因此在抑制5次及以上谐波,同时又要兼顾减小对3次谐波的放大是适宜的。它的谐振点235Hz与5次谐波间距较小。电网背景谐波为3次及以上时应串联K=12%的电抗器。在电抗器电容器串联回路中,电抗器的感抗XLN与谐波次数虚正比;电容器容抗XCN与谐波次数成反比。为了抑制5次及以上谐波。则要使5次及以上谐波器串联回路的谐振次数小于5次。这样,对于5次及以上谐波,电抗器电容器串联回路呈感性,消除了并联谐振的产生条件;对于基波,电抗器电容器串联回路呈容性,保持无功补偿作用。


随着电力工业的迅速发展,为节约能源,改善供电品质,提高无功补偿水平。在电容器组中采用串联电抗器是一种行之有效的好办法,但要注意现场应用条件,按现场条件与要求进行设计才能达到预期的效果。若主要是为限制谐波,其电抗率宜按6%来选择串联电抗器;若主要是为限制涌流和短路电流其电抗率宜选0.2%~1%的空心式电抗率,才能式涌流和谐波得到较好的抑制。 


(本文来源于网络,侵删)


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