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串聯電抗器的作用是什么?如何選用?

[2021/12/13]

       當配電系統非線性用電負荷比重較大,并聯電容器組投入時,一方面由于電容器組的諧波阻抗小,注入電容器組的諧波電流大,使電容器負荷而嚴重影響其使用壽命,另一方面當電容器組的諧波容抗與系統等效諧波感抗相等而發生諧振時,引起電容器諧波電流嚴重放大使電容器過熱而損壞。

       因此,在并聯電容器的回路中串聯電抗器是非常有效和可行的方法。下面我們一起來詳解了解一下諧波對低壓并聯電容器裝置的危害、采用串聯電抗器抑制諧波的作用、串聯電抗器的選用方法以及設計中應注意的一些問題。

一、諧波的產生原因

       在電力系統中,諧波產生的根本原因是由于非線性所致。當電流流經負載時,與所加的電壓不呈線性關系,就形成非正弦電流,即電路中有諧波產生。由于半導體晶閘管的開關操作和二極管、半導體晶閘管的非線特性,電力系統的某些設備如功率轉換器比較大的背離正弦曲線波型。對周期性的非正弦電量進行傅里葉極數分解,除了得到與電網基波頻率相同的分量,還得到一系列大于電網基波頻率的分量,這部分電量稱為諧波。

二、諧波的危害主要有以下幾個方面:

1.使發電機的輸出功率降低;

2.使變壓器產生附加損耗,引起過熱,加速絕緣介質老化,導致絕緣損壞;

3.使接入交流系統的電容器過載;

4.引起電器的附加發熱;

5.使感應電動機轉速發生周期性變動,并引起附加損耗,產生附加的諧波轉矩,產生機械振動和噪聲;

6.加速電纜老化,縮短電纜壽命;

7.對弱電系統產生干擾,影響計算機、通信設備等的正常運行,造成繼電保護誤動作等等。

三、串聯電抗器的選擇分析

1.串聯電抗器的額定端電壓與串聯電抗率、電容器的額定電壓有關。該額定電壓等于電容器的額定電壓乘以電抗率。

2.串聯電抗器額定容量等于電容器的額定容量乘以電抗率(單相和三相均可按此簡便計算)。由此可見,串聯電抗器額定端電壓、額定容量均與電容器的額定電壓、額定容量及電抗率有關。電容器的額定電壓、額定容量本文不作詳細分析,下面著重分析串聯電抗率的選擇。

3.電抗率選擇的一般原則根據《關聯電容器裝置設計規范》(GB50227-2008),僅用于限制涌流時,電抗率宜取0.1%~1.0%;用于抑制諧波時,電抗率應根據關聯電容器裝置介入電網處的背景含量的測量值選擇。當諧波為3次級以上時,電抗率宜取12.0%,亦可采用4.5%~5.0%與12.0%兩種電抗率混裝方式;當諧波為5次級以上時,電抗率宜取4.5%~5.0%。

四、幾點總結和建議

1.新建變電所的電容器裝置中串聯電抗器的選擇必須慎重,不能與電容器任意組合,更不能不考慮電容器裝置接入處的諧波背景。

2.對于已經投運的電容器裝置,其串聯電抗器選擇是否合理需進一步驗算,并組織現場實測,了解電網諧波背景的變化,合理選擇電容器裝置容量及匹配串聯電抗器。

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