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串联电抗器的作用是什么?如何选用?设计中需要注意哪些问题呢?

当配电系统非线性用电负荷比重较大,并联电容器组投入时,一方面由于电容器组的谐波阻抗小,注入电容器组的谐波电流大,使电容器负荷而严重影响其使用寿命,另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感抗相等而发生谐振时,引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而损坏。

 

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因此,在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。下面我们一起来详解了解一下谐波对低压并联电容器装置的危害、采用串联电抗器抑制谐波的作用、串联电抗器的选用方法以及设计中应注意的一些问题。

 

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(1)谐波的产生原因

 

在电力系统中,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性,电气设计在线教学狄老师,电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。

 

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(2)谐波的危害

 

谐波的危害主要有以下几个方面:


① 使发电机的输出功率降低;

② 使变压器产生附加损耗,引起过热,加速绝缘介质老化,导致绝缘损坏;

③ 使接入交流系统的电容器过载;

④ 引起电器的附加发热;

 

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⑤ 使感应电动机转速发生周期性变动,并引起附加损耗,产生附加的谐波转矩,产生机械振动和噪声;

⑥ 加速电缆老化,缩短电缆寿命;

⑦ 对弱电系统产生干扰,影响计算机、通信设备等的正常运行,造成继电保护误动作等等。

 

(3)串联电抗器的选择分析

 

1)串联电抗器额定端电压

 

串联电抗器的额定端电压与串联电抗率、电容器的额定电压有关。该额定端电压等于电容器的额定电压乘以电抗率。(一相中仅一个串联段时)

 

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2)串联电抗器额定容量

 

串联电抗器额定容量等于电容器的额定容量乘以电抗率(单相和三相均可按此简便计算)。由此可见,串联电抗器额定端电压、额定容量均与电容器的额定电压、额定容量及电抗率有关。电容器的额定电压、额定容量本文不作详细分析,下面着重分析串联电抗率的选择。

 

3)电抗率选择的一般原则

 

根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227-2008),仅用于限制涌流时,电抗率宜取0.1%~1.0%;用于抑制谐波时,电抗率应根据并联电容器装置介入电网处的背景谐波含量的测量值选择。电气设计在线教学狄老师,当谐波为3次级以上时,电抗率宜取12.0%,亦可采用4.5%~5.0%与12.0%两种电抗率混装方式;当谐波为5次及以上是,电抗率宜取4.5%~5.0%。

 

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(4)几点总结和建议

 

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,更不能不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需进一步验算,并组织现场实测,了解电网谐波背景的变化,合理选择电容器装置容量及匹配串联电抗器。