无功补偿用串联电抗器的性能与作用

目前工矿企业无功补偿多采用分组自动跟踪补偿，单组容量多为900kvar以下，一般都将电力电容器，串联电抗器及真空接触器等装于同一柜内，这样就要求电抗器体积小、性能好、重量轻、便于安装维护；现对无功补偿用串联电抗器的用途、性能介绍如下。
一、串联电抗器类种
　　1、油浸式铁芯电抗器；
　　2、干式铁芯电抗器；
　　3、干式空芯电抗器；
　　4、干式半芯电抗器；
　　5、干式磁屏蔽电抗器；
二、无功补偿电抗器用途分为：
　　1、限流电抗器；
　　、抑制谐波电抗器；
　　3、滤波电抗器；
三、串联电抗器的作用是多功能的，主要有：
　　1、降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，便于选择配套设备和保护电容器。根据GB50227标准要求应将涌流限制在电容器额定电流的10倍以下，为了不发生谐波放大（谐波牵引），要求串联电抗器的伏安特性尽量为线性。网络谐波较小时，采用限制涌流的电抗器；电抗率在0.1%－1%左右即：可将涌流限制在额定电流的10倍以下，以减少电抗器的有功损耗，而且电抗器的体积小、占地面积小、便于安装在电容器柜内。采用这种电抗器是即经济，又节能。
　　2、串联滤波电抗器，电抗器阻抗与电容器容抗全调谐后，组成某次谐波的交流滤波器。滤去某次高次谐波，而降低母线上该次谐波的电压值，使线路上不存在高次谐波电流，提高电网的电压质量。
　　滤波电抗器的调谐度：
　　XL＝ωL＝1/n2XC=AXC
　　式中A－调谐度（%）
　　XL－电抗值（Ω）
　　XC－容抗值（Ω）
　　n-谐波次数
　　L－电感值（μH）
　　ω----314
　　各次谐波滤波电抗器的电抗率
　　3次谐波为11.12%
　　5次谐波为4%
　　7次谐波为2.04%
　　11次谐波为0.83%
　　高次谐波为0.53%
　　按上述调谐度配置电抗器，可满足滤除各次谐波。
　　3、抑制谐波的电抗器，先决条件是需要清楚电网的谐波情况，查清周围用电户有无大型整流设备、电弧、炼钢等能产生谐波的设备，有无性能不良好的高压变压器及高压电机，尽可能实测一下电网谐波的实际量值，再根据实际谐波量来配置适当的电抗器。铁芯电抗器电抗线性度不好，有噪声，空芯电抗器运行无噪声，线性度好，损耗小。
　　标准规定空芯电抗器容量在100KVAR以下时，每伏安损耗不大于0.03W。例如：单台12000VA电抗率6%的电抗器损耗为360W，三相有功损耗为1080W，这是一个不小的数字。电网上谐波较小时，采用限流电抗器可节省电能。
　　4、由于设置了串联电抗器，减少了系统向并联电容器装置或电容器装置向系统提供短路电流值。
　　5、可减少电容器组向故障电容器组的放电电流，保护电力电容器。
　　6、可减少电容器组的涌流，有利于接触器灭弧，降低操作过电压的幅值。
　　7、减小了由于操作并联电容器组引起的过电压幅值，有利于电网的过电压保护。
四、串联电抗器的选型原则
　　用电企业都有自身的特点，对设备有不同的要求，干式电抗器有噪音小、电抗器的线性度好、机械强度高、安装简单等特点；油浸电抗器损耗小、占地面积小、线性度不好、噪音大。因此，采用什么样的电抗器应综合考虑。串联电抗器主要作用是抑制谐波、限制涌流和滤除谐波。电抗率是电抗器的主要参数，电抗器的大小直接影响它的作用。
　　限流电抗器电抗率在0.1-1%，而抑制谐波的电抗器电抗率在4.5%-13%，限流电抗器把涌流限制在电容器额定电流10倍以下为谊。配置限流电抗器时，应考虑线路电抗（1μH/M）。
五、投切电容器时的涌流：
　　1、单组电容器投入时的涌流
　　Iym=√2 IΣ[1-√(XΣ/Xl)]
　　Xl=2 IΣ* XΣ/( Iym-√3* IΣ)--2
　　ψy=ψ√(XΣ/Xl)
　　式中
　　Iym---合闸涌流最大幅值（峰值）(KA)
　　IΣ---组电容器装置的额定相电流 (A)
　　XΣ---组电容器相总额定电抗 (Ω)
　　X_l---系统感抗与串联电抗器相额定电抗 (Ω)
　　fy ----涌流频率
　　Μ---电网频率
　　2、各电容器组容量相等时按下式
　　Iym=[(M-1)/M]*√[2 000QΣ/3ωL] (kA)
　　L=[(M-1)/M]2*[2 000QΣ/3ωIym2] (μH)
　　式中
　　QΣ-单组电容器额定容量 (kvar)
　　Μ---电容器组数
　　L---电感值 (μh)
　　ω---角频率 (314)
　　Iym-峰值电流（ka）
　　线路电抗XL′＝(1μH/Μ)
　　fy=103/[2л√(LCΣ)]
　　当电网存在谐波不可忽视时，应采用抑制谐波的电抗器。为了确定合理的电抗率，应查明电网谐波背景含量，以便适当的选用电抗器种类和电抗率。
六 按以下方式配备电抗器
　　1、偶次谐波2、4、6、8……次，谐波对称互相抵消，因此不于考虑。
　　2 奇次谐波为3、5、7、11、13次及以上谐波，这些谐波多出自大型整流设备，电弧、炼钢、电机车等负荷。当用户的电网内有这种设备，就是有谐波源，应测谐波次数及含量，如谐波不超过国家标准，然后计算应配置的电抗器参数。含有3次谐波配置13%的电抗器，含有5次以上谐波配置4.5%-6%的电抗器，4.5%--6%的电抗器可以覆盖5次以上谐波。
　　配置电抗器后应换算是否能产生谐波放大现象，如发生下列情况时应改变电抗器的参数。

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