并联电容器组及电抗率的取选

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1、并联电容器组及电抗率的取选并联电容器组及电抗率的取选　　目前，随着电力电子技术的广泛应用与发展，电力系统中的非线性负载大量增加，由于它们多以开关方式工作，会很容易引起电网内电流、电压的波形发生畸变，从而引起电网谐波“污染”;另外，随着各级各类用户的不断增加，为了提高电压质量，减少无功损耗，提高电网的安全、经济运行，从而需要增加大量的无功电源来提高电网的功率因数，因此，通过加装并联电容器组来进行无功补偿，这是最为经济和有效的措施。　　由于电容器组是容性负荷，其很容易与系统中的感性负荷形成一个振荡回路，从而在

2、电容器组投入时会产生一个高倍的合闸涌流，对电容器组造成很大的冲击;另外，由于电容器组的容抗与频率成反比，其谐波容抗和系统的谐波感抗配合，将造成并联谐振和谐波成倍放大，从而严重损坏电网中的电气设备，破坏电网的正常运行。因此，在并联电容器组的设计中应考虑限制涌流和抑制谐波的问题，而合理地配置串联电抗器就能较好地解决这些问题。　　电网是一个很复杂的系统，其由很多设备元件组成，但我们可以通过等效电路的方法，将其简化为如下图的回路。　　　如图1所示，Ls可忽略不计，Ls、L分别为系统的感抗和串联电抗器的电抗。　　根

3、据国标GB/“附录D”中的规定，电容器合闸涌流的计算方法为：　　Is=In√(2S/Q)　　式中：Is---电容器组涌流的峰值，单位(A)　　In---电容器组的额定电流(方均根值，A)　　S----电容器安装处短路容量，单位(MVA)　　Q----电容器组的容量，单位(Mvar)　　将电容器组中已投入运行的电容器并联：　　Is=(U√Z)/(√Xc*Xl)　　其中Xc=3U2(1/Q1+Q2)*10-6　　按上面的计算办法是在没有串联电抗器的情况下，如补偿装置的接入处短路容量很大，而电容器组的容量很小，

4、那么电容器的合闸涌流可达几十倍的额定电流都有可能的。　　限制合闸涌流电抗率的计算：　　根据电容器装置的设计标准要求，电容器组的合闸涌流必须限制在额定电流的20倍以内。根据资料在工程上这样计算的：　　λ=1+√(Xc/Xl)　　式中：λ---合闸涌流的倍数　　Xc---合闸回路中容抗　　Xl---合闸回路中感抗　　从式中可以看出λ≤20就可满足要求。那么电抗率K=Xl/Xc　　将K代入上式得：λ=1+√(Xc/Xl)，设λ≤20，即得K≥%　　由此可见，并联补偿电容器组中串联一定电抗值的电抗器，就可以把涌流

5、限制在一定的倍数内，而且只要串联较小的电抗值的电抗器，补偿支路的合闸涌流就已经有限了。　　在并联电容器组接入谐波“污染”的系统前，如果不采取必要的措施，并联电容器组的容性负荷性质，就会很容易与系统中的感性负荷形成振荡回路，将电网的谐波放大。谐波电流叠加在电容器组的基波电流上，使电容器组的运行电流有效值增大，温度升高，甚至引起过热而降低电容器组的使用寿命或使电容器损坏。叠加在电容器组基波电压上的谐波电压，不仅使电容器组运行电压的有效值增大，而且可能使峰值电压增大很多，导致电容器组在运行中发生局部放电而不能熄

6、灭，造成电容器组的损坏。解决这一问题的有效措施是在并联电容器组回路中串联电抗器。但是串联的电抗器绝不能与电容器组随意组合，更不能不考虑系统的谐波。　　因此，在探讨谐波与电容器的相互影响时，要认识谐波对电容器组、电抗器的影响及电容器组、电抗器承受谐波的能力;更重要的，是要认识电容器组对谐波电流的放大作用。合理地配置电容器组和电抗器，才能避免谐振，控制其谐波电流放大。　　　如图2所示。In为谐波源电流，相对于n次谐波，系统感抗、电抗器感抗、电容器组容抗分别为nXs、nXl、Xc/n,由此可得：　　Isn=In

7、(nXl-Xc/n)/(nXs+nXl-Xc/n)…………..(1)　　Icn=In*nXs/(nXs+nXl-Xc/n)…………(2)　　由公式(1)、(2)可知：　　a：当nXl-Xc/n=0时，即nXl=Xc/n，电容器组支路的阻抗为0时，电容器组支路发生串联谐振，其支路为滤波回路。　　b：当nXl-Xc/n>0时，即nXl>Xc/n，电容器组支路呈现感性时，不会和系统的感性负荷产生谐振而造成谐波放大。　　c：当nXl-Xc/n　　当电容器组电抗率a=Xl/Xc*100%,nXl-Xc/n=0时，n

8、=√Xc/Xl=1/√a得出a=1/n2　　对于电容器在支路而言，要抑制n次谐波，其支路的电抗率需满足条件：a>1/n2，因此，在变电站设计中，为抑制3次谐波，我们通常串联a=12%的电抗器，为抑制5次谐波，我们通常串联a=6%的电抗器。　　以下数据为某变电站35kV系统并联电容器组在投运前后，对系统的谐波变化情况的测试，其中1号电容器组串联a=12%的电抗器，2号电容器组串联a=6%的电抗器。　　上表中的测试结果表明，当电抗