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如何更好的选择串联电抗器?

[2017/07/12]

    随着电力电子技术的广泛应用与发展,供电系统中增加了大量的非线性负载,如低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置,特别是静止变流器的采用,由于它是以开关方式工作的,会引起电网电流、电压波形发生畸变,从而引起电网的谐波“污染”。产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲击性、波动性负荷,如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等,它们在运行中不仅会产生大量的高次谐波,而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低,而且会严重削弱和干扰电网的经济运行,形成了对电网的“公害”。

    电能质量的综合治理应遵循谁污染谁治理,多层治理、分级协调的原则。在地区的配电和变电系统中,选择主要电能质量污染源和对电能质量敏感的负荷中心设立电能质量控制枢纽点,在这些点进行在线电能质量监测、采取相应的电能质量改善措施显得格外重要。

    在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前,如果不采取必要的措施,将会产生一定的谐波放大。在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流,防止谐波对电容器造成危害,避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和谐振发生。但是串联电抗器绝不能与电容器组任意组合,更不能不考虑电容器组接入母线处的谐波背景。文章着重就串联电抗器抑制谐波的作用展开分析,并提出电抗率的选择方法。

 

    1.电抗器选择不当的后果

    某110kV变电所新装两组容量2400kvar的电容器组,由生产厂家提供成套无功补偿装置,其中配置了电抗率为6%的串联电抗器,容量为144kvar。电容器组投入运行之后,经过实测发现,该110kV变电所的10kV母线的电压总畸变率达到4.33%,超过公用电网谐波电压(相电压)4%的限值[2],其中3次谐波的畸变率达到3.77%,超过公用电网谐波电压(相电压)3.2%的限值。

    经过仔细了解和分析,发现该110kV变电所的10kV系统存在大量的非线性负载。即使在电容器组不投入运行的情况下,10kV母线的电压总畸变率也高达4.01%,其中3次谐波的畸变率高达3.48%。在如此谐波背景下,2400kvar电容器组配置电抗率为6%的串联电抗器是否适合?

 

    2.电抗率的合理选择

    要做到合理地选择电抗率必须了解该电容器接入母线处的背景谐波,根据实测结果对症下药。并联电容器的串联电抗器,IEC标准按照其作用分为阻尼电抗器和调谐电抗器。阻尼电抗器的作用是限制并联电容器组的合闸涌流,其电抗率可选择得比较小,一般为0.1%~1%;调谐电抗器的作用是抑制谐波。当电网中存在的谐波不可忽视时,则应考虑使用调谐电抗器,其电抗率可选择得比较大,用以调节并联电路的参数,使电容支路对于各次有威胁性谐波的最低次谐波阻抗成为感性。

 

    3.电抗率选择的一般原则

    (1)电容器装置接入处的背景谐波为3次

    当接入电网处的背景谐波为3次及以上时,一般为12%;也可采用4.5%~6%与12%两种电抗率。设计规范说的较含糊,实际较难执行。笔者认为,上述情况应区别对待:

    3次谐波含量较小,可选择0.1%~1%的串联电抗器,但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值,并且有一定的裕度。

    3次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,选择12%或12%与4.5%~6%的串联电抗器混合装设。

    (2)电容器装置接入处的背景谐波为3次、5次

    3次谐波含量很小, 5次谐波含量较大(包括已经超过或接近国标限值),选择4.5%~6%的串联电抗器,忌用0.1%~1%的串联电抗器。

    3次谐波含量略大, 5次谐波含量较小,选择0.1%~1%的串联电抗器,但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值,并且有一定的裕度。

    3次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,选择12%或12%与4.5%~6%的串联电抗器混合装设。

    (3)电容器装置接入处的背景谐波为5次及以上

    5次谐波含量较小,应选择4.5%~6%的串联电抗器。

    5次谐波含量较大,应选择4.5%的串联电抗器。

    (4)对于采用0.1%~1%的串联电抗器,要防止对5次、7次谐波的严重放大或谐振;对于采用4.5%~6%的串联电抗器,要防止对3次谐波的严重放大或谐振。

 

    4.几点建议

    (1)新建变电所的电容器装置中串联电抗器的选择必须慎重,不能与电容器任意组合,更不能不考虑电容器装置接入处的谐波背景。

    (2)对于已经投运的电容器装置,其串联电抗器选择是否合理需进一步验算,并组织现场实测,了解电网谐波背景的变化。对于电抗率选择合理的电容器装置不得随意增大或减小电容器组的容量;对于电抗率选择不合理的电容器装置必须更换匹配的串联电抗器。

    (3)电能质量的综合治理是系统工程,在并联电容器回路中串联电抗器仅是抑制谐波的治标之举,要真正做到标本兼治必须遵循谁污染谁治理、多层治理分级协调的原则。

 

    无锡市康达电力电容器有限公司主要制造、开发、销售各种油渍、干式高低压并联电容器及成套装置、就地补偿装置、低压滤波电容器以及其它各种用于无功补偿的配套元器件:无功功率自动补偿控制控制器、投切电容器专用复合开关、滤波电抗器。自创立十几年以来,公司奉行“共创中华能源未来,重塑民族优秀品牌”的经营理念,不断开发高新技术产品,提高市场占有率为己任,为广大用户提供优良的产品和服务。详情咨询:0510-85422785!

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