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完整版)串联电抗器电抗率的选择

作者:lol菠菜 发布时间:2020-07-24 00:17 点击:

  (完整版)串联电抗器电抗率的选择_物理_自然科学_专业资料。串联电抗器电抗率的选择 1.前言 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方面的作用已被国内外运行实践所证实。由于电抗器 高次谐波电流含量与电网谐

  串联电抗器电抗率的选择 1.前言 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方面的作用已被国内外运行实践所证实。由于电抗器 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, 因此在实际应用中电抗率的取值是不同的。 电源等效电抗 负 载 电抗器 电容器 2.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方面的不 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一 般分两种情况:第一种是单组电容器的合闸涌流,此种合闸涌流一般都小于开关 设备允许的最大合闸涌流,故一般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 QC XLXC XL 式中:XC-电容器的容抗; XL-电路的感抗; QC-电容器的无功功率; (1) 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。 3.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。由此也必须采取 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,但对谐波来说却有较大的影响。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,一般 不存在偶次倍数的谐波。因此主要考虑 3、5、7、9、11、13 等次谐波的影响。在 这些高谐波中以 5 次谐波最显著。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%.在这种情况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,因此必须采取相应的措施以 降低谐波分量,抑制母线电压的畸变,减小谐波过电流。 In nXL En nXb XC/n 图 1 电容器串联电抗器的单相等值电路图 图中: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。 显然, 并联谐波阻抗 In En Zn Zn nX B (nX L XC n ) nX B nX L XC n (2) 对于图 1 电路来说,起主要作用的是 3、5、7、11 等次谐波。在式(2)中,若使 则当 n=3 时,XL=0.11XC nX L XC n 0 则当 n=5 时,XL=0.04XC 则当 n=5 时,XL=0.02XC 从式(2)可以看出,当 nX L XC n 0,即电容器组回路呈感性时,可使谐波电流减 小,因此抑制谐波电流的电抗值应满足 nX L 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,因此串联电抗器的电抗值应按下式选取: X L aX C (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 次以上 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。 按需要抑制的高次谐波电压应选择的电抗率如表 1. 需要抑制的高次谐 3次 5次 波电压次数 n 电抗率 K 12-13% 5-6% 4.谐振问题分析 谐波并联阻抗: Zn nX B nX B (nX L XC n ) nX L XC n 7次 2.5-3% (1) 串联谐振: 分子为零,表示电容之路发生串联谐振, nX L XC n 发生串联谐振的谐波次数为 n XC 1 XL K 选择好电抗率可以避免发生串联谐振 (2) 并联谐振 谐振容量 5. 结束语 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。

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