电容器装置中串联电抗器的作用及其选择

２０１２年１２月１５日第３５卷第２４期

现代电子技术

ＭｏｄｅｒｎＥＩｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅ

Ｄｅｃ．２０１２

Ｖ０１．３５Ｎｏ．２４

电容器装置中串联电抗器的作用及其选择

俞妍１，庞海龙２，赵玲１，付少波１，李纪红１

（１．军事交通学院基础部，天津３００１６１；２．军事交通学院汽车工程系，天津３００１６１）

摘要：介绍了高次谐波对电容器组的危害，提出用加装串联电抗器的方法可以防止发生涌流和谐波放大现象。建立了并联电容器装置模型，通过电路分析方法推导出电抗率Ｋ的计算公式。又通过天津某ｎｏｋＶ变电所工程实例，进一步计算验证并联电抗器的电抗率的选择。最后得出结论：对于还没有投运电容器组的电抗器装置，应串联电容器装置并充分考虑电容器组接入母线处的谐波背景；对于已经投运电容器的电抗器装置，其串联电抗器选择是否合理需进一步验算，并组织现场实测，了解电网谐渡背景的变化。

关键词：电容器组；串联电抗器；高次谐波；涌流

中图分类号：ＴＮ９１１—３４文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００４—３７３Ｘ（２０１２）２４一０１８２一０３

ＦｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｓｅＩｅｃｔｉｏｎｏｆｓｅｒｉｅｓｒｅａｃｔｏｒｉｎｃａｐａｃｉｔｏｒｄｅｖｉｃｅ

ＹＵＹａｎｌ，ＰＡＮＧＨａｉ＿ｌｏｎ酽，ｚＨＡｏＬｉｎ９１，Ｆｕｓｈａｏ＿ｂ０１，ＬＩＪｉ～ｈｏｎ９１

（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢａｓｉｃＣｏｕｒｓｅｓ，Ｍ１１ｉｔａｒｙＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６１，Ｃｈｉｎａ；

２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍｏｔｌｖｅＥｎｇｌｎｅｅｒｍｇ，ＭｌｌｉｔａｒｙＴｒａｎｓｐ。ｒｔａｔｉｏｎＵｎｊｖｅｒｓｊ’ｙ，Ｔｉａｎｊｌｎ３００１６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆｈｉｇｈｅｒｈａｒｍｏｎｉｃｓｔｏｃａｐａｃｉｔｏｒｇｒｏｕｐｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＡｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙｉｎｓｔａＵｉｎｇｓｅｒｉｅｓｒｅａｃｔｏｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｍｏｄｅｌｏｆｐａｒａｌｌｅｌｃａｐａｃｉｔｏｒｓｅｔｕｐ、ｖａｓｂｕｉｌｔ．Ａ

ｆｏｍｕｌａｆｑｒ

ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｒｅａｃｔａｎｃｅｒａｔｅＫｗａｓａｃｈｊｅｖｅｄｂｙａｃｉｒｃｕｉｔａｎａｌｙＳｉｓｍｅｔｈｏｄ。Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅａｃｔａｎｃｅｒａｔｅｏｆｐａｒａｌｌｅｌｒｅａｃｔｏｒｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆ１１０ＫＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｔｈａｔ

ｈａｍ。ｎｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｔｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆｐａｒａｌｌｅｌｒｅａｃｔｏｒａｃｃｅｓｓｔｏｔｈｅｂｕｓｓｈｏｕｌｄｂｅｆｕｌｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｅｒｉｅｓｒｅａｃｔｏｒｍｕｓｔｂｅｖｅｒｉｆｉｅｄｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ．ＫｅｙｗＯｒｄｓ：ｃａｐａｃｉｔｏｒｇｒｏｕｐ；ｓｅｒｉｅｓｒｅａｃｔｏｒ；ｈｉｇｈｅｒｈａｒｍｏｎｉｃ；ｉｎｒｕｓｈｃｕｒｒｅｎｔ

０引言

电力系统中很多电气设备是高次谐波的发生源，其产生的高次谐波往往引起系统电压波形的畸变，污染电网。谐波电压如果作用于电容器组上，危害更大。其解决办法一般是在电容器组上加装串联电抗器。其作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流，避免电容器装置的接人对电网谐波的过度放大和谐振发生。但是串联电抗器绝不能与电容器组任意组合，更不能不考虑电容器组接入母线处的谐波背景。本文着重就串联电抗器抑制谐波的作用展开分析，并提出电抗率的选择方法ｎ≈］。

１串联电抗器的功能与作用

１．１高次谐波对电容器组的危害

由于容抗与电源频率成反比，当高次谐波电压作用于电容器组时，高频率谐波使电容器容抗减小，通过电

收稿日期：２０１２一０８—２９

基金项目：国家“８６３”重点课题：重型柴油机排放特性调整及后处理装置系统集成优化和整车匹配研究（２００７Ｙ１１６）；国

家教育部留学回国人员启动基金：低温等离子体降低

柴油机四种有害物排放的研究容器内的电流增大；换言之，在基波电流的基础上又增添了电流谐波分量，这样波形势必发生畸变，使系统阻抗产生谐波过电压叠加于原电压上，造成电压波形畸变放大［３］。同时，通过电容器组的电流还与其电容量有关，容量愈大，容抗愈小，进而使电流更大，故在投入大容量电容器组时，上述畸变过电压更为严重。谐波过电压不仅会使系统电流、电压的波形发生畸变，还会造成电能质量变坏、电气设备损耗增加、电气设备出力降低等危害。特别是因高次谐波激发引起谐振的情况，极易导致电容器过负荷、发热、振动及异常噪声直至最终被烧毁，同时还可能引起过流保护误动作、熔断器熔丝熔断、电容器组无法合闸等¨Ｊ。

１．２电容回路中串入电抗器可防止涌流

纯电容回路在投入切换瞬间，电容电压不能突变，有可能出现非常大的涌流，从而损坏电容和该回路中的断路器、接触器等电器设备口］。而电抗器在回路投入切换瞬间电流不能突变，人们有意识地在电容回路中适当串入电抗器，可以限制电流的突然增大，保护电器。１．３电容回路中串入电抗器可防止谐波放大

通常认为负载电路是感性电路，补偿电容并联在负载电路上有可能出现并联谐振。理想状态下使并联谐振点在基波频率上，实现完全补偿，此时功率因数为１，

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