抑制谐波电抗器参数计算

抑制谐波电抗器参数计算摘要：本文讨论了抑制谐波电抗器电抗率的物理意义及电容器串联电抗器后对电容器回路的影响。给出了串联电抗器参数推荐值。关键词：抑制谐波电抗器电容器由于电容器的容抗与频率成反比，补偿用并联电容器对谐波电压最为敏感。谐波电压加速电容器老化，缩短使用寿命。流过电容器的谐波电流，会使电容器过负荷及出现不容许的温升。特别严重的是，当电容器组与系统产生并联谐振时，电流成倍增加，致使开关跳闸、熔断器熔断。电容器无法发运行。为了抑制谐波对电容器的危害，也为了避免并联谐振的发生，比较简单的方法是在电容器上串联电抗器。串联电抗器的电抗率按背景谐波次数选取。当电容器接入电网处的背景谐波为5次及以上时，宜取4.5%〜6%；当电容器接入电网处的背景谐波为3次及以上时，宜取12%。本文针对电抗率6%的串联电抗器有关参数计算分述如下：1电抗率电抗率是指串联电抗器的相感抗xln占电容器相容抗xcn的百分比。电容器相容抗XCN按下述方法计算：电容器回路中，线电流 1=QCUUx=UXqXCN式中 QC_一电容器容量varUX—电网线电压V得出X=U2/QCNXC2电抗率的物理意义在电抗器电容器串联回路中，电抗器的感抗Xln与谐波次数成正比；电容器容抗xcn与谐波次数成反比。为了抑制5次及以上谐波，则要使5次及以上谐波器串联回路的谐振次数小于5次。这样，对于5次及以上谐波，电抗器电容器串联回路呈感性，消除了并联谐振的产生条件；对于基波，电抗器电容器串联回路呈容性，保持无功补偿作用。如电抗器电容器串联回路在n次谐波下谐振，则：nXLN=XCN/n 降=JXcn，Xln式中Xcn/Xln为电抗率的倒数，不同的电抗率对应不同的谐振次数或不同的谐振频率。见下表：

电抗率谐振次数谐振频率(Hz)4.5%4.71235.55%4.47223.55.5%4,262136%4.08204本人认为，电器抗率以取6%为宜，可避免因电抗器、电容参数的制造误差或运行中参数变化而造成对5次谐波的谐振。当电容器接入处，电网被污染严重，电抗率要另行计算。3串联电抗器后，对电容器回路的影响3.1电容器端电压升高电容器串联电抗器后，电容器端电压会升高。为了便于分析，画出电流、电压向量图如下：ElnUCNUElnUCNUXN以电流I为基准，电抗器上压降Uln超前电流900,电容器上压降UCN滞后电流900.两者相差1800。外加电压Uxn为两者向量和。从图中看出：Ucn-Uln如XN如电抗器电抗率为6%，则Uln=0.06UcnUxn=(1-0.06)UcnUcn=Uxn/(1-0.06)=L064UXN电容器串联电抗率为6%电抗器后,电容器端电压为电网电压的1.064倍。并联电容器允许长期运行在1.1倍额定电压下。因此，电容器端电压升高6.4%是可以承受的。如电抗器电抗率为12%，电容器端电压升高13.6%。在400V电网中，不能使用额定电压400V的电容器，可以使用额定电压440V的电容器;或使用允许长期运行在1.2倍额定电压下的电容器。3.2回路电流电容器串联电抗器后，回路电流也将增大。电容器串联电抗率为6%电抗器后,电容器端电压为电网电压的1.064倍，回路电流增加至原电容器电流的1.064倍。在选配熔断器及热继电器时，要把电流的增加考虑进去。3.3无功功率补偿容量电容器串联电抗器后，无功功率补偿容量是增加还是减少？电容器端电压升高无疑会增加无功功率补偿容量；串联电抗器又要消耗容性无功功率。电容器串联电抗器后，实际无功功率补偿容量定量分析如下：电容器无功功率补偿容量QC’Qc’=(Ucn/Uxn)2Qc=(1-064Uxn/UXN)2Qc=1.13Qc电抗器消耗容性无功功率qlQl=312XLN=3(L064Uxn/XCN)2(°.06Xcn)=1.0642d0.06“3U2xn/Xcn)=0.068QC实际无功功率补偿容量：QC-QL=(1.13-0.068)QC=1.062Qc从上式看出，电容器串联电抗器后，无功功率补偿容量不但没有减少，反而增加6.2%。4串联电抗器参数的标注在低压系统中，一般选用进线电抗器做为串联电抗器来使用，但电抗器参数要重新计算，并把电抗器参数标注在设计图纸上。电抗器额定电流IDK应大于回路电流，回路电流见3.2。推荐取1.2倍电容器额定电流。电抗器电感量 L=XLN/w电抗器电感量不易测量，而且铁芯电抗器电感量对电流不是线性关系，因而，确定电抗器电感量宜用电抗器额定电流IDK下、电抗器上的压降来标注。电抗器上的压降Udk=IdkXln5低压400V电网中，常用电容器的串联电抗器按电抗率6%计算的参数推荐值见下表电容器容量(kvar)121415161820304060电抗器感抗(G)0.80.6860.640.60.530.480.320.240.16电抗器电流(A)2023252730335067100电抗器压降(V)1615.81616.21615.81616166最后说明串联电抗器