1.前言

電力電容器和與之配套的串聯(lián)電抗器在電力系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償、降低線損以及限制合閘涌流與高次諧波方面的作用已被國(guó)內(nèi)外運(yùn)行實(shí)踐所證實(shí)。由于電抗器高次諧波電流含量與電網(wǎng)諧波源狀況、阻抗參數(shù)和電容器裝置回路阻抗參數(shù)有關(guān)，因此在實(shí)際應(yīng)用中電抗率的取值是不同的。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要有針對(duì)性。以免出現(xiàn)不必要的問題。

2.合閘涌流

合閘涌流問題之所以引人注意，是因?yàn)樗鼘?duì)電力系統(tǒng)和用戶產(chǎn)生多方面的不利影響。有時(shí)會(huì)造成設(shè)備損壞和系統(tǒng)事故。

電容器投運(yùn)合閘時(shí)產(chǎn)生的合閘涌流一般分兩種情況：種是單組電容器的合閘涌流，此種合閘涌流一般都小于開關(guān)設(shè)備允許的*大合閘涌流，故一般不采取限制涌流措施；**種是已有一組或多組電容器在運(yùn)行，再投入另一組時(shí)的合閘涌流。實(shí)踐證明，此合閘涌流可以達(dá)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(shè)串聯(lián)電抗器，增大電路的感抗，I將減小。如串聯(lián)電抗器選擇恰當(dāng)，便可將涌流限制在允許的范圍之內(nèi)。

3.高次諧波及電抗率的選擇

在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所產(chǎn)生的高次諧波電流將引起系統(tǒng)中電壓波形的畸變，是對(duì)電網(wǎng)的一大公害，它將嚴(yán)重影響電容器組的正常運(yùn)行。由此也必須采取加裝串聯(lián)電抗器的辦法對(duì)高次諧波加以抑制。眾所周之，傳入電抗器后，對(duì)基波來講不會(huì)有大的影響，但對(duì)諧波來說卻有較大的影響。這些非正弦波形可以用數(shù)學(xué)分析的方法分解成工頻的基波和各種倍數(shù)頻率的諧波。但對(duì)電容器來講，一般不存在偶次倍數(shù)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。如某系統(tǒng)電壓波形包括基波和5次諧波（其它高次諧波占的比例很?。；妷号c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(jīng)過計(jì)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(fù)荷35％。

由上可知，高次諧波嚴(yán)重影響電容器組的正常運(yùn)行，因此必須采取相應(yīng)的措施以降低諧波分量，抑制母線電壓的畸變，減小諧波過電流。

圖1為電容器串聯(lián)電抗器的單相等值電路圖。圖1

圖中：EN為N次諧波源電動(dòng)勢(shì)；XB、XL分別為變壓器、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(shù)；IN為N次諧波總電流。

顯然，IN＝EN／NXB＋（NXL－XC／N）（2）

對(duì)于圖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(dāng)N＝3時(shí)，XL＝0.11XC

則當(dāng)N＝5時(shí)，XL＝0.04XC

則當(dāng)N＝5時(shí)，XL＝0.02XC

從式（2）可以看出，當(dāng)NXL－XC／N》0即電容器組回路呈感性時(shí)，可使諧波電流減小，因此抑制諧波電流的電抗值應(yīng)滿足NXL－XC／N》0的條件，又考慮到電抗值應(yīng)有一定余量，工程上常取可靠系數(shù)為1.5，因此串聯(lián)電抗器的電抗值應(yīng)按下式選?。?span lang="EN-US">

XL＝AXC（3）

如限制5次諧波電流，則應(yīng)取：

XL＝1.5（0.04XC）＝0.06XC

則：XL／XC＝0.06

式中0.06為限制5次諧波電流時(shí)，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(shí)，由式（4）可知，電抗率K＝6％時(shí)，才能補(bǔ)償支路的5次以上諧波電抗呈感性，才能有效地抑制高次諧波，并將合閘涌流限制在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，僅需抑制合閘涌流XL＝4.5％～6％×C—限制5次以上高次諧波的影響XL＝12％～13％×C—限制3次以上高次諧波的影響

額定頻率：用于50HZ和60HZ電力系統(tǒng)中

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為節(jié)約能源，改善供電品質(zhì)，提高無功補(bǔ)償水平。在電容器組中采用串聯(lián)電抗器是一種行之有效的好辦法，但要注意現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件，按現(xiàn)場(chǎng)條件與要求進(jìn)行設(shè)計(jì)才能達(dá)到預(yù)期的效果。若主要是為限制諧波，其電抗率宜按6％來選擇串聯(lián)電抗器；若主要是為限制涌流和短路電流其電抗率宜選0.2％～1％的空心式電抗率，才能式涌流和諧波得到較好的抑制。