無功補償用串聯(lián)電抗器的性能與作用分析

    目前工礦企業(yè)無功補償多采用分組自動跟蹤補償，SF6微水測試儀單組容量多為900kvar以下，一般都將電力電容器，串聯(lián)電抗器及真空接觸器等裝于同一柜內(nèi)，這樣就要求電抗器體積小、性能好、重量輕、便于安裝維護；現(xiàn)對無功補償用串聯(lián)電抗器的用途、性能介紹如下。
      一、串聯(lián)電抗器類種
       1、油浸式鐵芯電抗器；
       2、干式鐵芯電抗器；
       3、干式空芯電抗器；
       4、干式半芯電抗器；
       5、干式磁屏蔽電抗器；
   二、無功補償電抗器用途分為：
    1、限流電抗器；
    2、抑制諧波電抗器；
    3、濾波電抗器；
    三、串聯(lián)電抗器的作用是多功能的，主要有：
    1、降低電容器組的涌流倍數(shù)和涌流頻率，便于選擇配套設備和保護電容器。根據(jù)GB50227標準要求應將涌流限制在電容器額定電流的10倍以下，為了不發(fā)生諧波放大（諧波牽引），要求串聯(lián)電抗器的伏安特性盡量為線性。網(wǎng)絡諧波較小時，采用限制涌流的電抗器；接地電阻測試儀適用于電力、郵電、鐵路、通信、礦山等部門測量各種裝置的接地電阻以及測量低電阻的導體電阻值電抗率在0.1%－1%左右即：可將涌流限制在額定電流的10倍以下，以減少電抗器的有功損耗，而且電抗器的體積小、占地面積小、便于安裝在電容器柜內(nèi)。采用這種電抗器是即經(jīng)濟，又節(jié)能。
    2、串聯(lián)濾波電抗器，電抗器阻抗與電容器容抗全調諧后，組成某次諧波的交流濾波器。濾去某次高次諧波，而降低母線上該次諧波的電壓值，使線路上不存在高次諧波電流，提高電網(wǎng)的電壓質量。
    濾波電抗器的調諧度：
     XL＝ωL＝1/n2XC=AXC
    式中A－調諧度（%）
    XL－電抗值（Ω）
    XC－容抗值（Ω）
    n-諧波次數(shù)
    L－電感值（μH）
    ω----314
   各次諧波濾波電抗器的電抗率
    3次諧波為11.12%
    5次諧波為4%
    7次諧波為2.04%
    11次諧波為0.83%
    高次諧波為0.53%
    按上述調諧度配置電抗器，可滿足濾除各次諧波。
    3、抑制諧波的電抗器，先決條件是需要清楚電網(wǎng)的諧波情況，查清周圍用電戶有無大型整流設備、電弧、煉鋼等能產(chǎn)生諧波的設備，有無性能不良好的高壓變壓器及高壓電機，盡可能實測一下電網(wǎng)諧波的實際量值，再根據(jù)實際諧波量來配置適當?shù)碾娍蛊鳌ｈF芯電抗器電抗線性度不好，有噪聲，空芯電抗器運行無噪聲，線性度好，損耗小。
    標準規(guī)定空芯電抗器容量在100KVAR以下時，每伏安損耗不大于0.03W。例如：單臺12000VA電抗率6%的電抗器損耗為360W，三相有功損耗為1080W，這是一個不小的數(shù)字。電網(wǎng)上諧波較小時，采用限流電抗器可節(jié)省電能。
    4、由于設置了串聯(lián)電抗器，減少了系統(tǒng)向并聯(lián)電容器裝置或電容器裝置向系統(tǒng)提供短路電流值。雙鉗口接地電阻測試儀除了具有傳統(tǒng)打輔助地極測接地電阻的功能外，還具備了無輔助地極測量的獨特功能，改 變了測試接地電阻傳統(tǒng)的測量原理和手段。
    5、可減少電容器組向故障電容器組的放電電流，保護電力電容器。
    6、可減少電容器組的涌流，有利于接觸器滅弧，降低操作過電壓的幅值。
    7、減小了由于操作并聯(lián)電容器組引起的過電壓幅值，有利于電網(wǎng)的過電壓保護。
    四、串聯(lián)電抗器的選型原則
    用電企業(yè)都有自身的特點，對設備有不同的要求，干式電抗器有噪音小、電抗器的線性度好、機械強度高、安裝簡單等特點；油浸電抗器損耗小、占地面積小、線性度不好、噪音大。因此，采用什么樣的電抗器應綜合考慮。串聯(lián)電抗器主要作用是抑制諧波、限制涌流和濾除諧波。電抗率是電抗器的主要參數(shù)，電抗器的大小直接影響它的作用。
    限流電抗器電抗率在0.1-1%，而抑制諧波的電抗器電抗率在4.5%-13%，限流電抗器把涌流限制在電容器額定電流10倍以下為誼。配置限流電抗器時，應考慮線路電抗（1μH/M）。
    五、投切電容器時的涌流：
    1、單組電容器投入時的涌流
    Iym=√2 IΣ[1-√(XΣ/Xl)]
    Xl=2 IΣ* XΣ/( Iym-√3* IΣ)--2
    ψy=ψ√(XΣ/Xl)
    式中
    Iym---合閘涌流最大幅值（峰值）(KA)
    IΣ---組電容器裝置的額定相電流 (A)
    XΣ---組電容器相總額定電抗 (Ω)
    X_l---系統(tǒng)感抗與串聯(lián)電抗器相額定電抗 (Ω)
    fy----涌流頻率
    Μ---電網(wǎng)頻率
    2、各電容器組容量相等時按下式
    Iym=[(M-1)/M]*√[2 000QΣ/3ωL] (kA)
    L=[(M-1)/M]2*[2 000QΣ/3ωIym2] (μH)
    式中
    QΣ-單組電容器額定容量 (kvar)
     Μ---電容器組數(shù)
     L---電感值 (μh)
    ω---角頻率 (314)
    Iym-峰值電流（ka）
    線路電抗XL′＝(1μH/Μ)
    fy=103/[2л√(LCΣ)]
    當電網(wǎng)存在諧波不可忽視時，應采用抑制諧波的電抗器。為了確定合理的電抗率，應查明電網(wǎng)諧波背景含量，以便適當?shù)倪x用電抗器種類和電抗率。
    六 按以下方式配備電抗器
    1、偶次諧波2、4、6、8……次，諧波對稱互相抵消，因此不于考慮。
    2、 奇次諧波為3、5、7、11、13次及以上諧波，這些諧波多出自大型整流設備，電弧、煉鋼、電機車等負荷。當用戶的電網(wǎng)內(nèi)有這種設備，就是有諧波源，應測諧波次數(shù)及含量，如諧波不超過國家標準，然后計算應配置的電抗器參數(shù)。含有3次諧波配置13%的電抗器，含有5次以上諧波配置4.5%-6%的電抗器，4.5%--6%的電抗器可以覆蓋5次以上諧波。
    配置電抗器后應換算是否能產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象，如發(fā)生下列情況時應改變電抗器的參數(shù)。
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