第３ｌ卷第３期２０１０年６月电力电容器与无功补偿ＰｏｗｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ＆ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＶ０１．３１Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０１０串联电抗器及其电抗率的选取陶梅１，江钧祥２（１．电力工业电力电容器质量检验中心，安徽合肥２３００２２；２．合肥华威自动化有限公司，安徽合肥２３００１１）摘要：为了抑制谐波的危害，在电容器回路中串联电抗器是有效的技术措施。分析与计算结果表明，因串联电抗器的电抗率不同，其流进电容器回路的谐波电流也截然不同。据此提出电抗率选取原则与方法，电抗率选取宜根据主谐波次数、电容器纽容量、母线短路容量以及装置的运行条件等因素综合考虑。关键词：并联电容器装置；串联电抗器电抗率；谐波电流；谐波放大；谐波谐振中图分类号：ＴＭ４７文献标识码：Ｂ文章编号：１６７４－１７５７（２０１０）０３－００５８－０４ＳｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆＳｅｒｉｅｓＲｅａｃｔｏｒａｎｄＩｔｓＲｅａｃｔａｎｃｅＲａｔｉｏＴＡＯＭｅｉｌ．ＪＩＡＮＧＪｕｎ－ｘｉａｎ９２（１．ＥｌｅｃｔｒｉｃＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＰｏｗｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒＱｕａｌｉｔｙＴｅｓｔＣｅｎｔｅｒ，Ｈｅｆｅｉ２３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｆｔｉＨｕａｗｅｉａｕｔｏｍｔｉｚａｔｉａｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ２３００１１，Ｃｈｉｎａ）ｓｅ－Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｄａｎｇｅｒｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ｏｎｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｉｓｔｏｐｕｔｒｅａｃｔｏｒｉｎｒｉｅｓｉｎｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒｃｉｒｃｕｉｔ．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｓｆｌｏｗｉｎｇｉｎｔｏｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒｃｉｒｃｕｉｔｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｕｅｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅａｃｔａｎｃｅｒａｔｉｏｏｆｓｅｒｉｅｓｒｅａｃｔｏｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｒｅａｃｔａｎｃｅｒａｔｉｏｏｎａｎｄｉｔｉｓｔｈｏｕｇｈｔｔｈａｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔａｎｃｅｒａｔｉｏｄｅｐｅｎｄｓｓｕｃｈｆａｃｔｏｒｓａｓｔｈｅｍａｉｎｈａｒｍｏｎｉｃｆｒｅｑｕｅｎ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄｅ—ｃｙ，ｃａｐａｃｉｔｏｒｃａｐａｃｉｔｙ，ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃａｐａｃｉｔｙｏｆｂｕｓａｎｄｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅｖｉｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｕｎｔｃａｐａｃｉｔｏｒｄｅｖｉｃｅｓ；ｓｅｒｉｅｓｒｅａｃｔｏｒｒｅａｃｔａｎｃｅｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｈａｒｍｏｎｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｒａｔｉｏ；ｈａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔ；ｈａｒｍｏｎｉｃ锄－０引言并联电容器装置具有投资省、损耗低、安装与运行维护简单等优点在电力部门与电力用户中得到广泛应用。近年来，由于非线性负荷的迅速增加，注入电网的谐波电流亦相应增加，导致电网电压畸变日益严重，包括对并联电容器在内的各种电气设备回路中串联电抗器。另外，为了抑制电容器装置的合闸涌流，也常在电容器回路中串联电抗率为０．１％一１％的电抗器。在电容器回路中串联不同电抗率的电抗器，其对谐波源所产生的各次谐波电流的作用是不相同的。实际上电抗器及其电抗率的选择与谐波源的大小、主要的谐波电流次数、电容器组的容量以及接人处的短路容量等因素有关。造成危害，影响他们的安全运行。同时电容器投入电网后，会产生所谓“谐波放大”现象，加剧谐波危害，为了抑制这些现象的发生，一般在电容器１并联电容器装置对电网谐波的影响供电系统等值回路如图ｌ所示。收稿日期：２００９－０４－０９作者简介：陶梅（１９６４一），女，工程师，主要从事高压电器试验工作。・５８・万方数据１）３（第３１卷第３期２０１０年６月电力电容器与无功补偿ＰｏｗｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ＆ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＶ０１．３１Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０１０谐波源图ｌ供电系统示意图与等值回路图图中：瓦一系统基波阻抗；置。一电容器组基波容抗；Ｘｎ～串联电抗器基波电抗；Ｊｌ—谐波次数；厶一谐波源产生的＾次谐波电流；ｋ一注入系统的ｈ次谐波电流；如一电容器组回路的ｈ次谐波电流；砜—母线＾次谐波电压。由等值回路可得Ｌ＝面‰厶ｒｈＸＬｌ—Ｘ。ｌ／ｈｒ１“一＾置ｌ＋＾叉０一盖－ｃｌ／ｈ１６（１）Ｌ２瓦可嚣ｊ历厶（２）Ｌ＝—————ｏ厶五，（七一吉）厶２面Ｘｓｌ五－＋瓦，（Ｉ｜｝一矿），＾（４）ｘ．１＋置ｌ（Ｉ｜｝一吉）对于ｋ取不同值，并联电容器装置对电网谐波的影响可能出现下列几种情况：１）ｋ＝０。即没有串联电抗器时，由于一般墨。》置，，所以ｋ＞，＾，也即注入系统的ｈ次谐波电流得到放大。１２）ｋ一百ｓ＝０。这时Ｌ＝Ｏ，厶＝厶，所有的ｈⅡ次谐波电流均进入电容器回路，即为理想的滤波状态，也就是所谓谐波串联谐振状态，并联电容器装置应避免在此状态下运行。１３）Ｊ｝—万ＩＬ＞０。这时ｋ＜厶，ｋ＜厶，也即电，‘容器回路对ｈ次谐波电流进行了分流，注入系统的ｈ次谐波电流得到抑制（减少），这是所要求的万方数据运行状态。ｌ１４）彪一古＜０，ｘ。ｌ＋置。（ｋ一吉）≠０。这时凡凡１．ｈ＞，＾，也即注入系统的ｈ次谐波电流得到放大，使ｈ次谐波电压增加。ｋ为负值，即电流方向与等值回路中标注方向相反。１１５）五一方＜ｏ，Ｘｅ・＋丘ｔ（．｜｝一方）＝０。这时，Ｌ一一∞；屯－＋＋∞也就是谐波电流，＾在电容器回路阻抗与系统阻抗之间发生并联谐振，，＾得到极大的放大，这是绝对需要避免发生的。从上述讨论可知，对同一系统，由于后值不同，其运行状况截然不同，因此正确选择ｋ值是十分重要的。２串联电抗器电抗率ｋ值的选取２．１选取原则１）在并联电容器装置的允许运行条件（包括缺台运行）下，对所需抑制的主谐波次数，串联电抗器的谐波感抗与电容器组的谐波容抗之和应大于零；２）因为并联电容器装置不是滤波装置，所以流人电容器支路的主谐波电流乙宜控制在不超过主谐波电流厶的５０％以内，即Ｉｃｈ≤５０％厶；３）流过串联电抗器的总合成电流应不大于１．３瓦，这是在１．１玑作用下，电容器组的基波电流与进入电容器支路的各次谐波电流的合成值。即√矗＋∑最≤１．３１ｈ；４）在任何运行工况（包括缺台运行）下，均不１１得出现“ｋ一吉＝ｏ”与“置。＋置，（ｋ一古）＝ｏ”这“¨２种工况；５）符合上述条件下，选取较低电抗率为佳。２．２选取步骤１）对并联电容器装置接入点进行谐波测试，以确定主谐波次数与各次谐波电流的大小。对主谐波为３次的，ｋ可在０．１２、０．１３中选取；对主谐波为５次的，Ｉｉ｝可在０．０４５、０．０５、０．０６中选取。２）根据电容器组的容量Ｑ。与并联电容器装置接人处的母线短路容量ｓ。，计算对应于不同电・５９・第３ｌ卷第３期２０１０年６月电力电容器与无功补偿ＰｏｗｅｒＶ０１．３ｌＮｏ．３Ｃａｐａｃｉｔｏｒ＆ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＪｔｍ．２０１０抗率矗的流入电容器支路的各次谐波电流厶，一般可计算３、５、７次谐波电流即可。由式（４）稍加变化可得Ｉ＾Ｘ南干鱼。量一’５ｄ盖。ｌ所以在Ｑ。、Ｓ。已知的情况下，可以根据不同１００％的ｋ与ｈ，计算得到Ｌ／，＾值。表１为根据不同的（５），＾Ｑ。／Ｓ。对应不同的Ｉ｜｝值计算３、５、７次谐波电流流入电容器回路的乙／厶百分数。１＋（Ｊ｝一萨１’石ｘｃ，表ｌ不同＆值时对应３、５、７次谐波电流的ｋ／，＾百分数３０．００５５７３Ｏ．０１５７３０．０１５５７３ｏ．０２５７３０．０２５５７３Ｏ．０３５７２０．９３５．２６４．３６３４．６２１０．００８．３６４４．２６１４．２９１２．０４５１．４３１８．１８１５．４３５６．９６２１．７４１８．５７６１．３６２５．００２１．４９３６．００５．８８４．７８５２．９４１１．１１９．１２６２．７９１５．７９１３．０９６９．２３２０．０１）１６．７２７３．７７２３．８１２０．０７７７．１４２７．２７２３．１５一１０．８４２０．００１１．２１—２４．３２３３．３３２０．１６—４１．５４４２．８６２７．４８—６４．２９５０．００３３．５６—９５．７４５５．５６３８．７０—１４２．１１６０．００４３．１１—８．９ｌ３３．３３１４．４５—１９．５７５０．００２５．２６—３２．５３６０．ｏｏ３３．６４—４８．６５６６．６７４１）．３３—６９．２３７１．４３４５．７９—９６．４３７５．００５０．３４一８．１８５０．００１６．９０一１７．８２６６．６７２８．９１—２９．３５７５．００３７．８９—４３．３７８０．００４４．８５—６０．８１８３．３３５０．４１—８３．０８８５．７１５４．９５—５．２０—２０．００—９２．４５—１０．９８—５０．００—２４５０—１７．４２—１００．００３２６．６７—２４．６６—２００．００２０８．５１—３２．８５—５００．００１７１．３３—４２．１９∞１５３．１３一４．７６—１４．７１—３４．７０—９．９９—３４．４８—１０６．２９—１５．７７—６２．５—３４０．２８—２２．１９—１０５．２６—４．７１—１４．２９—３２．４５—９．８９—３３．３３—９６．０８—１５．６１—６０．００—２７７．３６—２１．９５—１００．００３３７９．３１－４９００．００—２９．３７—１７８．５７４４７．０８—３７．４５一３３３．３３２８３．２４—２９．０３—１６６．６７５４４．４４—３６．９９—３００．００３１２．７７从表１中可知，若需抑制５次谐波时：Ｑ。／Ｓｄ≤０．００５时，可考虑选取后＝０．０４５；０．００５≤Ｑ。／Ｓｄ≤０．０１时，可考虑选取Ｊ｝＝０．０５；其如／ｈ＞５０％，而且对３次谐波电流的放大比较严重。３）核算电容器支路的合成电流为Ｉｃ＝￣／砖＋∑最≤１．３屯是否成立式中：Ｌ为基波电流，应考虑１．１Ｕ。与电容器组正偏差（Ｏ一＋５％）的综合作用，所以Ｌ＝１．１Ｘ（１～１．０５）Ｌ＝（１．１０—１．１６）Ｌ０．０１≤Ｑ。／Ｓｄ≤０．０２时，可考虑选取七＝Ｏ．０６。当需抑制３次谐波时：Ｑ。／Ｓｄ＜Ｏ．０１时，可考虑选取Ｉ｜｝＝Ｏ．１２；Ｑ。／Ｓｄ≥０．０１时，可考虑选取后＝Ｏ．１３。由于投切电容器组会引起所在母线电压变∑最一圪＋层＋易一般，乞＝Ｉ。４）根据并联电容器装置的设计与保护方式，核算当电容器组因缺台运行后，其容抗ｘ。，增加动，一般不宜超过母线电压的２．５％，而△∥ｃ，＊Ｑ。／Ｓ。，所以电容器组的分组容量不宜过大。从表ｌ可知，当Ｑ。／Ｓｄ＞０．０２时，若ｌｊ｝＝Ｏ．０６，・６０・为ｘ’。。，而电抗器电抗率ｋ下降为ｋ’，是否会出现万方数据第３ｌ卷第３期２０１０年６月电力电容器与无功补偿ＰｏｗｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ＆ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＶ０１．３ｌＮｏ．３Ｊｕｎ．２０１０ｋ７一萨１≤。的状况。式中ｋ７＝惫ｋ。例：如图１所示的系统中，谐波源的主谐波为５次，系统的母线电压为１０ｋＶ，母线短路容量为２００ＭＶＡ，拟装设的并联电容器装置容量为１８００ｋＶＡ，有外熔断器，允许缺台运行，要求确定串联电抗器的电抗率ｋ。由主谐波㈧与鲁＊赛＝一１８００一ｏ．００９根据式（５）计算可得ｋ＝０．０４５时，如／ｔ５：“．２９％；ｋ＝０．０５时，屯／１５＝４７．３７％；ｋ＝０．０６时，厶／ｔ，＝３１．０３％；初步可确定五＝０．０５时，下面分２种情况：①采用电容器型号为ＢＡＭｌｌ／够一５０—１Ｗ，其允许外熔断器切除故障电容器台数黾‘删为墨≤粼墨≤酉高了豸（６）将Ｍ＝１２，Ｎ＝１，Ｂｌ＝１．１代人式（６）可得鼠≤３．２７取ｑ＝３，即允许切除３台故障电容器‘７１，切除３台故障电容器后，其容抗由Ｘｏ。增加至Ｘ’ｄ，即Ｘ７。。＝Ｔｑ－置。，所以这时串联电抗器的电抗率ｋ降为ｋ７。“末后＝蚤ｘｏ．。５３。‘ｎｋ’＝０．０３７５后’一矛１＝ｏ．０３７５一尹１＜０因此可以认为ｋ＝０．０５不适合，宜考虑选取ｋ＝０．０６。②采用电容器型号为ＢＡＭｌｌ／√歹一１００一ｌＷ，此时肘＝６，Ｎ＝１，Ｂ。＝１．１代人式（６）可得民≤１．“取Ｋｙ＝１，即允许切除１台故障电容器，这时Ｘ’。ｌ＝１。２ｘｏＩ，肚等＝去ｘｏ．ｏｓ一…０４７万方数据∥一方－０．０４１７一事知因此，在此方案中是可选取蠡－０．０５。３注意事项１）要防止因电容器容抗增加，引起电抗率下降而出现电容器回路阻抗与电源阻抗发生并联谐波谐振的可能，应根据装置的允许运行条件加以核算；２）因抑制涌流而串联电抗率为０．００１～Ｏ．０ｌ的电抗器会导致５次与７次谐波电流的放大，严重时甚至可能出现并联谐振，这一点可以从表１中看到，应引起我们的注意。４结论１）串联电抗器电抗率的选取，应根据主谐波次数，电容器组容量，母线短路容量以及装置的允许运行条件等因素进行计算确定；２）高压并联电容器装置可能因各种原因在运行中出现容抗增加而导致电抗率下降的情况，在允许运行条件下应保证ｋ一吉＞ｏ，要避免出现，‘串联谐振或并联谐振的情况；３）要控制流过电抗器的合成电流不超过１．３匕，特别是铁心电抗器。参考文献：［１］江钧祥．安装使用并联电容器需防止高次谐波的危害［Ｊ］．电力电容器，１９８５（４）：３－１１．［２］ＤＩ／Ｔ６０４—１９９６商压并联电容器装置订货技术条件［Ｓ］。［３］ＤＬ／Ｔ４６２—１９９２高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件［Ｓ］．［４］杨昌兴，王敏，赵启承，等．故障相电抗率变化对保护定值的影响［Ｊ］．电力电容器，２００７（１）：２６－３３，柏．［５］陈伯胜．并联电容器、串联电抗器额定电压的选择［Ｊ］．电力电容器，２００４，２５（２）：１７－２０．［６］鞠非．无功补偿电容器串联电抗器的选择［Ｊ］．电力电容器，２００６。２７（６）：４１７．［７］陈志伟．一起３５ｋＶ串联电抗器短路故障分析及建议［Ｊ］．电力电容器，２００６，２７（３）：３９４１．・６１・
