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电能质量技术之串联电抗器该如何选用?

[2017/06/14]

在高压无功补偿装置中,一般都装有串联电抗器,它的作用主要有两点:限制合闸涌流,使其不超过20倍;抑制供电系统的高次谐波,用来保护电容器。因此,电抗器在无功补偿装置中的作用非常重要。

然而,串抗与电容器不能随意组合,若不考虑电容装置接入处的实际情况,采用"一刀切"的配置方式(如电容器一律配用电抗率为5%~6%的串抗),往往适得其反,招致某次谐波的严重放大甚至发生谐振,危及装置与系统的安全。由于谐波存在的普遍性,复杂性和随机性,以及电容装置所在电网结构与特性的差异,使得电容装置的谐波响应及其串抗电抗率的选择成为疑难的问题,也是人们着力研究的课题。电容器组投入串抗后改变了电路的特性,串抗既有其抑制涌流和谐波的优点,又有其额外增加的电能损耗和建设投资与运行费用的缺点。所以对于新扩建的电容装置,或者已经投运的电容装置中的串抗选用方案,进行技术经济比较是很有必要的。虽然现有的成果尚不足为电容装置工程设计中串抗的选用作出量化的规定,但是随着研究工作的深入,实际运行经验的积累,业已提出许多为人共识的见解,或行之有效的措施,或可供借鉴的教训。

下面总结电容器串联电抗器时,电抗率选择的一般规律。

1、电网谐波中以3次为主

根据《并联电容器装置设计规范》,当电网谐波以3次及以上为主时,一般为12%;也可根据实际情况采用4.5%~6%与12%两种电抗器:

(1)3次谐波含量较小,可选择0.5%~1%的串联电抗器,但应验算电容器投入后3次谐波放大量是否超过或接近限值,并有一定裕度。

(2)3次谐波含量较大,已经超过或接近限值,可以选用12%或4.5%~6%串联电抗器混合装设。

2、电网谐波中以3、5次为主

(1)3次谐波含量较小,5次谐波含量较大,选择4.5%~6%的串联电抗器,尽量不使用0.1%~1%的串联电抗器;

(2)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,但应验算电容器投入后3次谐波放大是否超过或接近限值,并有一定裕度。

3、电网谐波以5次及以上为主

(1)5次谐波含量较小,应选择4.5%~6%的串联电抗器;

(2)5次谐波含量较大,应选择4.5%的串联电抗器。对于采用0.1%~1%的串两电抗器,要防止对5次、7次谐波的严重放大伙谐振。对于采用4.5%~6%的串联电抗器,要防止怼次谐波的严重放大或谐振。当系统中无谐波源时,为防止电容器组投切时产生的过电压和对电容器组正常运行时的静态过电压、无功过补时电容器端的电压升高的情况分析计算,可选用0.5%~1%的电抗器。

根据以上的选择原则,对无功补偿装置中的串联电抗器有以下建议:

(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,必须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须进一步验算,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。

(3)电容器组容量变化很大时,可选用于电容器同步调整分接头的电抗器或选择电抗器混合装设。通过对电容器组正常运行时的静态过电压情况和无功过补时电容器端的电压升高的分析计算,选用0.5%~1%的电抗器,防止电容器组投切时产生的过电压。

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