配电网无功补偿电容器组串联电抗器的选择_雷赛衡
无功补偿电容器串联电抗器的选用
无功补偿电容器串联电抗器的选用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：1）限制合闸涌流，使其不超过20倍；2）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电网的实际情况，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。
由于电力谐波存在的普遍性，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。
无功补偿元件的选型与应用电容电抗
无功补偿元件的选型与应用电容电抗无功补偿是电力系统中的一项重要技术，通过补偿系统的无功功率，可以提高电力系统的功率因数，减少传输损耗，改善电压质量，提高系统的稳定性和运行效率。
其中，无功补偿元件在无功补偿系统中起着至关重要的作用，选型合适的无功补偿元件对于实现系统的无功补偿效果至关重要。
本文将就无功补偿元件的选型与应用电容电抗展开论述。
一、电容器与电抗器的作用与特点电容器和电抗器是无功补偿中常用的两种元件，它们在电力系统中具有各自独特的作用与特点。
1. 电容器的作用与特点电容器是一种能够提供无功功率的无源元件，其主要作用是通过供给感性无功功率来补偿系统中所需要的容性无功功率。
其特点如下：（1）电容器对系统的电压有一定的提高作用，可以改善供电电压质量。
（2）电容器可以提供快速的无功功率响应，对于电压波动较大的电力系统特别适用。
（3）电容器的无功功率消耗低，效率高，对于降低系统的无功功率损耗有明显的作用。
2. 电抗器的作用与特点电抗器是一种能够吸收无功功率的支路元件，其主要作用是通过消耗容性无功功率来补偿系统中所需要的感性无功功率。
其特点如下：（1）电抗器可以阻碍无功功率的传输，减少无功功率的流动。
（2）电抗器可以起到稳压作用，抑制电压的过高或过低；同时，也可以减轻电压波动对系统的影响。
（3）电抗器的无功功率消耗较大，效率相对较低，但其信号响应时间短，对电压波动有较好的抑制作用。
二、无功补偿元件的选型原则在进行无功补偿系统设计时，正确选型无功补偿元件是确保系统性能的关键一步。
以下是无功补偿元件选型的原则：1. 功率匹配原则无功补偿元件选型时，应根据系统的无功功率需要进行功率匹配。
对于容性无功功率，应选用电容器进行补偿；对于感性无功功率，应选用电抗器进行补偿。
2. 频率适应原则无功补偿元件的选型应考虑其在系统频率下的特性参数，确保其与系统频率相匹配。
一般情况下，无功补偿元件的频率适应范围应在±0.5%之内。
串联电抗器在电力系统无功补偿中的优化配置方法研究
串联电抗器在电力系统无功补偿中的优化配置方法研究随着电力系统不断发展和电力负荷增加，无功功率对电力系统的稳定性和经济性具有重要影响。
为了解决无功功率引起的电压的偏离和受电设备损坏的问题，串联电抗器被广泛应用于电力系统中进行无功补偿。
本文将研究串联电抗器在电力系统无功补偿中的优化配置方法。
首先，我们需要了解串联电抗器在电力系统中的作用。
串联电抗器主要用于提供无功功率补偿，以调整系统的功率因数。
通过引入串联电抗器，电力系统可以实现无功功率的自动补偿，降低电网的传输损耗，提高电力系统的运行效率。
其次，为了确定串联电抗器的优化配置方法，我们需要考虑以下因素：1. 电力系统的功率因数要求：不同的电力系统对功率因数的要求会不同。
优化配置方法需要考虑电力系统的功率因数要求，以确保系统的功率因数在合理范围内。
2. 负荷变化对功率因数的影响：负荷变化会导致电力系统功率因数的变化。
优化配置方法需要考虑负荷变化对系统功率因数的影响，并根据情况调整串联电抗器的容量。
3. 无功功率的补偿效果：优化配置方法需要考虑串联电抗器对无功功率的补偿效果。
通过模拟和实验，可以确定最佳的串联电抗器配置方法，以实现最佳的无功功率补偿效果。
4. 经济性考虑：在优化配置方法中，需要考虑电力系统的经济性。
即通过最佳的串联电抗器配置，实现无功功率补偿的同时，降低系统的运行成本。
基于以上考虑，可以采用以下步骤进行串联电抗器的优化配置：第一步：收集电力系统的运行数据，包括电力系统的负荷数据、功率因数要求、无功功率数据等。
第二步：根据收集到的数据，建立电力系统的模型，包括负荷模型、电源模型和传输线模型等。
第三步：通过模拟和实验，确定不同负荷下的功率因数变化情况，并找出功率因数偏离要求的原因。
第四步：根据功率因数偏离要求的原因，确定串联电抗器的配置方法。
可以考虑增加或减少串联电抗器的容量，并调整其位置，以达到最佳的功率因数补偿效果。
第五步：通过经济性分析，确定最佳的串联电抗器配置方法。
配电网中电容补偿装置串接电抗器的分析
配电网中电容补偿装置串接电抗器的分析翁利民武汉钢铁设计研究院 (430080)陈辉龙翊武汉水利电力大学 (430072)1、合闸涌流根据我国现行的“并联电容器装置技术规程”(SDF25—85)中合闸涌流的计算公式：(1)式中Ie——电容器组额定电流有效值 AXc——电容器组的一相容抗ΩXs——电容器组与电网之间的电抗ΩQc——电容器的容量 kvarSd——合闸点系统的短路容量 MVA即合闸涌流倍数km=1+Sd/Qc，随合闸点短路容量的增大与电容器容量的减小而增大，一般为4～10倍，频率约为250～4000Hz，频繁投切电容器组的过大涌流使断路器触头熔化和烧损，使TA一、二次产生过电压而击穿绝缘，引起继电保护的误动作，而且倘若超过电容器允许的涌流极限，将加速老化或因游离放电而损坏元件。
这时加装串联电抗器后：(2)随母线短路容量的增大或电抗器感抗占电容器容抗的百分数的增加，km将大幅度减小而起到抑制合闸涌流的作用。
2、谐波的影响网络存在的谐波含量，将是危及并联电容补偿装置安全的严重问题，电容对n次谐波的容抗降为Xc/n，系统电感对n次谐波的电抗上升为n×s，当有n次谐波电流时，如果n×s=Xc/n，则产生n次谐振现象，其n次谐波电流与基波电流迭加后使电容随电流骤增，常使熔断件爆炸，或使电容器发热击穿，此时，畸变电流在电网阻抗上产生的谐波电压迭加在原来的电压上，使电容器产生过电压，从而缩短电容器的寿命。
串入电抗器是有效地避开谐振区和限制谐波的办法，自振频率为：(3)网络中存在高次谐波时，当n＞n则并联补偿装置与电网阻抗的综合阻抗特性为感性，对网络明显有抑制谐波的作用，相当于一个高通滤波器的功能。
但n＜n时其综合阻抗呈现容性特征，这时候补偿装置并不是起抑制谐波的作用，而是对n＜n0的谐波起放大作用。
倘若网络中n＜n谐波量较大时，这将对电力网络与补偿装置的安全运行构成威胁，所以这时应慎重取定n的值，以充分发挥串联电抗器的作用：若系统中主要是5、7、11等次谐波，应使(XL+Xs)/Xc＞1/25=0.04，因Xs 相对XL很小，故应使XL＞0.04Xc；电力网络中有时存在较大的3次谐波电流，则取XL/Xc≥1/9，一般选择XL=0.13Xc。
无功补偿电容器组串联电抗器的参数匹配_刘书铭
振，影响设备的安全和系统的稳定。 通过对某一变电站进行电力电容器投切试验和现场测试，得出无功补偿
电容器组串联电抗器的参数不匹配是引起该案例中电容器熔丝群爆的直接原因。 提出在有限流电抗器的情
况下，电容器的设计除了选择合适的串抗率外，还应考虑电容器组等效串抗率，并结合现场实际情况，给出了
相应的解决措施。 同时分析了电容器组在不同串抗率的情况下，并联补偿支路各次谐波的情况。
第 32 卷第 4 期 2012 年 4 月
电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．32 No．4 Apr. 2012
无功补偿电容器组串联电抗器的参数匹配
刘书铭，李琼林，杜习周，余晓鹏，张晓东 （河南电力试验研究院，河南 郑州 450052）
摘要： 串联电抗器是无功补偿电容器中重要的组成部分，串抗率选择不当，可能会使电容器组与系统发生谐
10
UC ／ kV UB ／ kV UA ／ kV
0
- 10 10
0
- 10 10
0
- 10 0
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 t／s
（a） 电压波形
UC 谐波 UB 谐波 UA 谐波 含有 含有 含有 率 ／% 率／% 率／%
3
2
1
0 3
2
1
0
3
2
1
0
5
10
15
20
25
谐波次数
（b） 频谱
图 5 第 3 组电容器投运时母线电压稳态波形及频谱
Fig.5 Bus voltage stable-state waveform and its spectrum when the third capacitor bank is put into operation
串联电抗器设计选择标准
中国工程建设标准化协会标准并联电容器用串联电抗器设计选择标准CECS32∶91主编单位：能源部西南电力设计院河北省电力工业局批准单位：中国工程建设标准化协会批准日期：1991年12月27日第一章 总则第1.0.1条 并联电容器用串联电抗器（以下简称电抗器）的设计选择必须执行国家的技术经济政策，并应根据安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境等，合理地选择其技术参数，做到安全可靠、经济合沥。
第1.0.2条 本标准适用于变电所和配电所中新建或扩建的6～63KV并联电容器装置中电抗器的设计选择。
第1.0.3条 本标准所指电抗器是串联于高压并联电容器回路中的电抗器，该电抗器用于限制合闸涌流，减轻电网电压波形畸变和防止发生系统谐波谐振。
第1.0.4条 电抗器的设计选择，除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
第二章 环境条件第2.0.1条 电抗器的基本使用条件：一、安装场所：户外或户内；二、环境温度：－40℃～+40℃；－25℃～+45℃；三、海拔：不超过1000m；四、相对湿度：对于户内电抗器月平均相对湿度不超过90%，日平均不超过95%；五、地震裂度：设计地震基本裂度为8度；即水平加速度0.3g，垂直加速度0.15g；六、户外式最大风速为35m/s；七、电抗器的外绝缘泄漏比距不应小于2.5cm/KV。
对于重污秽地区可以取3.5cm/KV。
第2.0.2条 选用电抗器时，应按当地环境条件校核，当环境条件超出其基本使用条件时，应通过技术经济比较分别采取下列措施：一、向制造厂提出补充要求，制造符合当地环境条件的产品；二、在设计中采取相应的防护措施，如采用户内布置、水冲洗、减震装置等。
第三章 技术参数选择第一节 电抗率的选择第3.1.1条 电抗率的选择，应使装置接入处n次谐波电压含量和电容器上n次谐波电压值均不超过有关标准规定的限值。
第3.1.2条 当仅需要限制合闸涌流时，宜选用电抗率为4.5%～6%的电抗器。
串联电抗器及其电抗率的选取
串联电抗器的作用及电抗率的选择1 前言随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，如低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置，特别是静止变流器的采用，由于它是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，从而引起电网的谐波“污染”。
产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲击性、波动性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，它们在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。
这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，形成了对电网的“公害”。
电能质量的综合治理应遵循谁污染谁治理，多层治理、分级协调的原则。
在地区的配电和变电系统中，选择主要电能质量污染源和对电能质量敏感的负荷中心设立电能质量控制枢纽点，在这些点进行在线电能质量监测、采取相应的电能质量改善措施显得格外重要。
在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前，如果不采取必要的措施，将会产生一定的谐波放大。
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。
串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流[1]，防止谐波对电容器造成危害，避免电容器装置的接入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。
文章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。
2 电抗器选择不当的后果2.1 基本情况介绍某110kV 变电所新装两组容量2400kvar 的电容器组，由生产厂家提供成套无功补偿装置，其中配置了电抗率为6%的串联电抗器，容量为144kvar。
电容器组投入运行之后，经过实测发现，该110kV 变电所的10kV 母线的电压总畸变率达到4.33%，超过公用电网谐波电压（相电压）4%的限值[2]，其中 3 次谐波的畸变率达到 3.77%，超过公用电网谐波电压（相电压）3.2%的限值[2]。
串联电抗器的选择
从表1中可知,若需抑制5次谐波时: Qc/Sd ≤0.005时,可考虑选取 k=0.45; 0.005 ≤ Qc/Sd ≤ 0.01时,可考虑选取k=0.05; 0.01 ≤ Qc/Sd ≤ 0.02时,可考虑选取k=0.06。 当需抑制3次谐波时: Qc/Sd <0.01时,可考虑选取k=0.12; Qc/Sd ≥0.01时,可考虑选取k=0.13。
由等值回路可得：
hX L1 X C1 / h I sh Ih 小贴士 hX s1 2: hX L1 X C1 / h hX s1 I ch Ih hX s1 hX L1 X C1 / h
(1)
串联电抗器的电抗率k=XL1/Xc1,由此可得：
I sh
X C1 (k X s1
I ch X s1
1 ) 2 h Ih 1 X C1 (k 2 ) h X s1 Ih 1 X C1 (k 2 ) h
(2)
对于k取不同值,并联电容器装置对电网谐波的 影响可能出现下列几种情况:
1)k=0。即没有串联电抗器时,由于一般Xc1》Xs1,所以 Ish>Ih,也即注入系统的h次谐波电流得到放大。 2) k-1/h2=0。这时Ish=0,Ich=Ih,所有的h次谐波电 流均进入电容器回路,即为理想的滤波状态,也就是所谓谐波 串联谐振状态,并联电容器装置应避免在此状态下运行。
串联电抗器电抗率的选取
1.供电系统示意图与等值回路图
Xs1---系统基波阻抗 Xc1---电容器组基波阻抗 XL1---串联电抗器基波阻抗 h ---谐波次数 Ih ---谐波源产生的h次谐波电流 Ish ---注入系统的h次谐波电流 Ich ---电容器组回路的h次谐波电流 Uh ---母线h次谐波电压
如何选择配电网中补偿电容器的串联电抗器
ＹＡＯ ｎ， Ｂｉ ＸＵ ｎ — ｕ ｎ Ｔａ ｇ ｈ ａ ｇ
（ Ｈｕ ｅ ａ ｎ ｎ ｗｅ ｕ ｌ ｏ ａ ｙ，Ｘｉ ｎ ｉ ｇ Ｈ ｕ ｅ ３ １ ０， ｈｉ ａ ｂ ｉＸｉ ｎ ｉ ｇ Ｐｏ ｒ Ｓ ｐｐ ｙ Ｃ ｍｐ ｎ ａ ｎ ｎ ｂ ｉ４ ７ ０ Ｃ ｎ ）
泛 ， 电网 中的谐 波 污 染 也 日益 严 重 。换 流 设 备 和 配 群爆 甚 至烧损 。
电弧 炉等 非线 性用 电设 备 产 生 大 量谐 波 注入 电 网 ， 造成 电压 波形 畸变 ， 电能质 量 下降 ， 使 给发 供 电设备
的安 全经济 运行 造成 较 大影 响 。当配 电 网 中的电压 波 形发 生畸 变 时 ， 接人 并 联补偿 电容器后 ， 可能发 生
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Ｖｏ１ ３ ｏ ． ０ Ｎ ２ Ａ ｐｒ ２０ ． ０６
湖 北 电 力
箜０ ６年箜 ２ 鲞 ４月 塑 ０
如 何 选 择 配 电 网 中补 偿 电 容 器 的 串 联 电 抗 器
姚 斌 ， 唐 煌 徐
４７ ０ ） ３ １ ０ （ 北 成 宁 供 要］ 电 网 中存在 的谐 波与 大 量运行 的并 联 电容 器组相 互 作 用 ， 产 生谐 波放 大 甚 至 出现 并 会 联谐振 ， 重影 响 电能质 量和 电网的安 全 经济运 行 。分 析 了谐 波 的危 害， 配 电 网 中的补 偿 电容 器组 ， 严 对 如 何 选取 串联 电抗 器 电抗 值 的参数 来 滤除谐 波 ， 制谐 波 电流放 大提 出 了一 些看 法 。 抑 ［ 键词 ］ 并联 电容 器组 ；谐 波放 大 ； 串联 电抗 器 ；电抗 率 关
煤矿供电系统无功补偿电容器串联电抗器的选择
０ 引 言
虽然在供 电系统无功补偿领 域 ． 随着 电力 系统的发展 ． 逐渐 要求 对负载无功需求跟踪并对其进行快速动态补偿 的需求越来越 大 ． 尤其
静止无功补偿装Ｎ（ ｓ ｖ ｃ） 和静止无 功发生器 （ Ｓ ＶＧ ） 近年来 得到了很大 的发展 ．但 是无功补偿 电容 器作为传统 的无 功补偿方法有其 经济方 便、 结构简单 、 安 装维护工作量小 、 等诸多优点 ， 现在 国内外仍有 广泛 的应用 在很多煤矿供 电系统里 ， 大多 ６ 、 １ ０ ｋ Ｖ母线依然采用并联 电容 器进行无功补偿 ． 但是煤 矿供 电负荷 中有大量 的整流 器 、 变频器 、 电弧 焊机等谐波 源 ． 针对谐波对并 联电容器 的直接 影响 ． 通常还 是给并联 电容器 串接 一定的 电抗器 以改变并联 电容器 与系统阻抗 的谐 振点以 及抑制并联电容器对谐波的放大 ， 同时起 到限制合 闸涌流的作用 不
如下表所示： 表１
谐波 电压放大率
电抗 率 Ｋ
１ ｌ ％ ４ ． ５ ％ ｌ ２ ％ １ ． Ｏ １ １ ． Ｏ １ １ ． Ｏ ｌ ２ １ ． ０ ４ Ｌ ０ ５ １ ． ０ ７ ３ １ ． １ １ １ ． ２ ０ ０ ４ ． ７ ４ １ ． ２ ４ ２ ． ４ ０ ８ ５ ５ １ ． ４ ８ Ｏ ． ３ ３ Ｏ ． ８ ９
科技・ 探索・ 争鸣
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
煤矿供电系统无功补偿电容器串联电抗器的选择
王 强
（ 潞安矿 业集 团公 司供 电处 ， 山西 长治 ０ ４ ６ ２ ０ ４ ）
【 摘 要】 无功补偿 电容 器作 为无功补偿的传统方法 ， 现在 国 内外仍有 广泛 的应用 。在很 多煤矿供 电系统里， 大多 ６ 、 １ ０ ｋ Ｖ母 线依然采 用并 联电容器组进行无 功补偿 ， 针对谐波对并联 电容器的直接 影响， 通常还是给并联 电容 器串接一定的 电抗器 ， 以改变并联 电容器与 系统 阻抗 的谐 振 点以及抑 制并联 电容 器对谐波的放大 ， 因此对电容器组电抗 率的选择就 至关重要。 【 关键词 】 并联 电容 器； 串联 电抗器 ｖ ｌ ｔ １ ＂ 的电容器组配置 电抗率 为 １ ％的 串联 电抗器 不会发生 ３ 次、 ５ 次谐波并 联谐振 或接近 于谐振 。 （ ２ ） 谐波电压放大率分析 由于谐波源为电流源 ，谐波 电压放大 率与谐 波电流放大率相等 ， 故 由式 （ １ ） 整理推导可得 谐 波 电压放 大率 Ｆ ＝ Ｉ （ ｎ ￣ ２ Ｋ一 １ ） ／ （ ｎ ＇ Ｃ ２ ｓ ＋ ｎ ２ Ｋ — １ ） Ｉ （ 其中 ｓ ＝ Ｘ ｓ ／ Ｘ ｃ ＝ Ｑ ｃ ／
电容组成套装置串抗电抗率的选择
电容组成套装置串抗电抗率的选择作者：赵修文欧阳斌来源：《科技创新导报》2017年第14期DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.14.116摘要：目前电力系统常见的无功补偿方式主要有同步调相机、并联电容器组以及并联电抗器，其中使用最为广泛的为并联电容器组，但是在运行的供电系统中通常存在大量的高频电流谐波，这在一定程度上会导致电容器发生故障，该文从在并联电容器组上串联合适电抗率的电抗器角度进行分析，找出含有不同谐波的电力系统适合使用电抗器的电抗率，为在保障电容器安全运行的前提下选择经济的电抗器提出理论依据。
关键词：无功补偿电容器组安全运行谐波电抗率中图分类号：TM5314 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（b）-0116-02工业的发展离不开电力的支撑，随着近代工业的迅速发展电力系统容量也随之飞速增长，电力需要传输的距离不断变长，发电机容量不断增大和电网电压等级的不断提高是电网发展的必然结果。
随着电网发展，负荷不断增多，其内部组成变得日益庞大和复杂。
随着电网接入负荷对电能质量的要求增高，对电能质量的相关考核也会日渐严苛，对电力系统的运行稳定性要求也越来越严格。
衡量电能质量好坏最重要的参数之一就是波形，波形畸变的严重程度与无功功率息息相关。
在普通的交流电力系统中负载主要以感性负载为主，如果缺少无功功率，容易引起负荷端电压降低，同时会导致电力系统线损增多，降低电网的经济性，如果无功短缺情况非常严重时，甚至引起电网的崩溃。
在常用的电网无功功率补偿方法中，安装电容器组是目前使用最普遍和最经济的。
现阶段我国电力发电装机组总容量已达13亿kW以上，容性无功装机容量已达6亿kVar以上，而容性无功补偿装置主要以并联电容器组为主，这说明采用并联电容器组确实有效降低电力系统的线损，同时提高电力系统的电能质量，最终达到提高电力系统稳定性和经济性的作用。
虽然目前电力系统普遍采用的无功补偿方法是并联电容器组，但是并联电容器组在运行过程也出现了一些问题，例如，并联电容器组运行中故障率比其他设备高。
煤矿供电系统无功补偿电容器串联电抗器的选择
煤矿供电系统无功补偿电容器串联电抗器的选择作者：王强来源：《科技视界》 2014年第24期王强（潞安矿业集团公司供电处，山西长治 046204）【摘要】无功补偿电容器作为无功补偿的传统方法，现在国内外仍有广泛的应用。
在很多煤矿供电系统里，大多6、10kV母线依然采用并联电容器组进行无功补偿，针对谐波对并联电容器的直接影响，通常还是给并联电容器串接一定的电抗器，以改变并联电容器与系统阻抗的谐振点以及抑制并联电容器对谐波的放大，因此对电容器组电抗率的选择就至关重要。
【关键词】并联电容器；串联电抗器；谐振；谐波放大0 引言虽然在供电系统无功补偿领域，随着电力系统的发展，逐渐要求对负载无功需求跟踪并对其进行快速动态补偿的需求越来越大，尤其静止无功补偿装置（SVC）和静止无功发生器（SVG）近年来得到了很大的发展，但是无功补偿电容器作为传统的无功补偿方法有其经济方便、结构简单、安装维护工作量小、等诸多优点，现在国内外仍有广泛的应用。
在很多煤矿供电系统里，大多6、10kV母线依然采用并联电容器进行无功补偿，但是煤矿供电负荷中有大量的整流器、变频器、电弧焊机等谐波源，针对谐波对并联电容器的直接影响，通常还是给并联电容器串接一定的电抗器以改变并联电容器与系统阻抗的谐振点以及抑制并联电容器对谐波的放大，同时起到限制合闸涌流的作用。
不过多年来变电所内由于电抗率的不匹配造成电容器的损坏，局部绝缘击穿等问题仍时有发生，一是新安装时测量的误差和后来谐波源的变化；二是运行单位发现一个电容器损坏后，未能及时补充，而是为了三相平衡把另外非故障的那两相各拆除一个，运行一段时间后，坏的更多。
总的来说，电容器组电抗率的准确匹配关系到电网的安全稳定运行，其计算方法也是供电工程技术人员应该掌握的。
本文通过我公司某110kV变电站6kV侧并联电容器分析计算电容器组的电抗率。
1 实例分析1.1 某110kV变电站基本情况110/35/6kV主变，容量为S为40MW，短路容量Sd为235.3MW，6kV侧两组额定容量Qc为2400Kvar的电容器组，未接入自备电厂电源和煤矿风井前，配置了电抗率为1%的串联电抗器，容量为24Kvar，电容器组投入运行后，测得6kV母线电压畸变率1.35%，其中3次谐波畸变率1.05%，在一段时间内，电容器组运行正常。
无功补偿电容器串联电抗器的选择
网谐波》 Ｂ Ｔ１５９—１９ Ｇ ／ ４ ４ ９３标准 ， 注入公共连接 点的 ３ 次谐波电流允许值
允 许一Ｓ
＝
基 准 一
２０ ｌ 一 ３６ （ 。 ５ ‘ ２．６ Ａ） ２＝ ‘ 。
基 准
论设备参数匹配对谐波放大的影响。
ＳＦ ｎ
｛ －
抗相等 （ 分母为 ０ 时 ， ） 发生并联谐振 ， 谐振次数为
（） ６
此时流经电容器组支路的谐波电流理论上趋 向于无穷大， 实际因为存在电阻等因素， 为远大于 设备所能承受的有限值。 （ ） ｎ ｓ＞Ｉ ５＋ １ ｃ ｎ 时， ３ 当 Ｘ１ １ ｎ Ｌ一 １ Ｉ ＞ ／Ｉ ｃ ，， 流经电容器组支路的谐波 电流被放大 。此时
大方式的短路容量 ７９ Ｖ ， ４ Ｍ Ａ 短路阻抗 １９ ｎ， ．８ 最 小方式的短 路容 量 ４ ３ Ｖ 短路 阻抗 ３ｌ 电容 ９ Ｍ Ａ， １， 器投入前系统谐波在正常范 围内， 电容器投入后
｝收稿 日期 ：０ ６０ — ２０ －６１ ２
图中
一
一流入电容器组支路的谐波电流 ； 流 入 系统 的谐 波 电流 ；
Ｊ ｅ ＵＦｉ
（ ｈ ｎ ｚｏ ｕ ｐｙＢ ｒａ ， ｈ ｎｚｏ ０ ３ ｈｎ ） Ｃ ａｇｈ ｕＳ ｐ ｌ ｕｅｕ Ｃ ａ ｇｈ ｕ２ ０ ，Ｃ ｉａ １ ３
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｒｕ ｈ ａ ａｙｉｇｔｅｂ ｒｏ ｔ ａ ｅｏ ｅｉｓｒ ａ ｔｒｉ ｈ ｎ ｅ ｃｉｅｃ ｍｐ ｎ ａｉｎｉ ｓ － ｓｒ ｃ ： ｈ ｏ ｇ ｎ ｌｓ ｕ ｎ ｕ ｓ ｆｓｒ ｅ ｃｏ ｎｓ ｕ ｔ ａ ｔ ｏ ｅ ｓ ｔ ｔ ｎ ｈ ｃ ｅ ｒ ｖ ｏ ｎ ａ ｌ
串联电抗器选型
电容器串联电抗器上海民恩电气有限公司我公司主要从事电抗器，智能电容器类产品的设计，销售，开发，产品涉及多个领域；我们致力于电气行业的发展，力求为客户提供一套完善的服务体系；高性价比的产品，优质的售后服务为您解决后顾之忧；我们将诚信，务实，倾心，倾力的为您服务，您的满意是我们最大的收获；我们在不断的努力，我相信我们一定会做的更好。
以下是电力补偿系统中补偿柜最常用的低压和高压电抗器产品的简单介绍；如需详细资料敬请联系我们。
串联电抗器的作用：接入串联电抗器，电容器电压升高系数-K=1d1如K=6%1.0610.061≈-d=即运行电压升高6%，工作电流也随之大约6%。
运行经验认为，装有串联电抗器的电容器容量占2/3及以上时，则不会产生谐波谐振，能有效地吸收电网谐波，改善系统的电压波形，提高系统的功率因数，并能有效地抑制合闸涌流及操作过电压，有效地保护了电容器。
串联电抗器结构特点：1.该电抗器分为三相和单相两种，均为铁心干式。
2.铁芯采用优质低损耗进口冷轧取向硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，以保证电抗气隙在运行过程中不发生变化。
3.线圈采用H级或C级漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，具有极佳的美感且有较好的散热性能。
4.电抗器的线圈和铁芯组装成一体后经过预烘→真空浸漆→热烘固化这一工艺流程，采用H级浸渍漆，使电抗器的线圈和铁芯牢固地结合在一起，不但大大减小了运行时的噪音，而且具有极高的耐热等级，可确保电抗器在高温下亦能安全地无噪音地运行。
5.电抗器芯柱部分紧固件采用无磁性材料，确保电抗器具有较高的品质因数和较低的温升，确保具有较好的滤波效果。
6.外露部件均采取了防腐蚀处理，引出端子采用冷压铜管端子。
7.该电抗器与国内同类产品相比具有体积小、重量轻、外观美等优点，可与国外知名品牌相媲美。
串联电抗器使用环境条件：1.海拔高度不超过2000米。
2.运行环境温度-25℃～+45℃，相对湿度不超过90%。
低压配电并联电容器补偿回路所串电抗器的合理选择
一、前言在笔者所接触的低压配电施工图中，发现施工图中有一个共性，那就是配电变压器低压侧母线上均接入无功补偿电容器柜。
但令人费解的是，所串电抗器无任何规格要求，无技术参数的注明，只是在图中画了一个电抗器的符号而已。
而所标电容器的容量，也只是电容器铭牌容量而已，实际运行时，最大能补偿多少无功功率，也不得而知。
应引起注意的是，电抗器与电容器不能随意组合，它要根据所处低压电网负荷情况，变压器容量，用电设备的性质，所产生谐波的种类与各次谐波含量，应要进行谐波测量后，才能对症下药，决定电抗器如何选择。
但往往是低压配电与电容补偿同期进行，根本无法先进行谐波测量，然后进行电抗器的选择。
退一步说，即使电网投入运行，进行谐波测量，但用电设备是变动的，电网结构也是变化的，造成谐波的次数与大小有其随意性，复杂性。
因此正确选用电容器所用的串联电抗器也成为疑难问题，这无疑是一个比较复杂的系统工程，不是随便一个电抗器的符号或口头说明要加电抗器那么简单了。
不得随意配合，否则适得其反，造成谐波放大，严重时会引发谐振，危与电容器与系统安全，而且浪费了投资。
有鉴于此，笔者对如何正确选用电容器串联电抗器的问题，将本人研究的一点心得，撰写成文，以候教于高明。
二、电力系统谐波分析与谐波危害电力系统产生谐波的原因主要是用电设备的非线性特点。
所谓非线性，即所施电压与其通过的电流非线性关系。
例如变压器的励磁回路，当变压器的铁芯过饱和时，励磁曲线是非正弦的。
当电压为正弦波时，励磁电流为非正弦波，即尖顶波，它含有各次谐波。
非线性负载的还有各种整流装置，电力机车的整流设备，电弧炼钢炉，EPS，UPS与各种逆变器等。
目前办公室里电子设备很多，这里存在开关电源与整流装置，其电流成分也包含有各次谐波，另外办公场所日光灯与车间内各种照明用的气体放电灯，它们也是谐波电流的制造者。
日光灯铁芯镇流器与过电压运行的电机也是谐波制造者。
目前所用的配电变压器高压侧多接成“Δ”型，这样三次谐波因相序相同，即零序的感应的三次谐波电流在三角形绕组内环流，不易窜入电网。
无功补偿及补偿电容器的选用
无功补偿及补偿电容器的选用一、无功补偿的意义在工业企业中，大量用电设备都是感性负载，如电动机、电焊机、电炉等，并且功率因数都比较低。
功率因数低，不仅使电源设备得不到充分利用，并且无功电流在输电线和电源设备中会引起有功损耗，造成了大量电能的浪费，还会使线路压降增加，严重地影响了电压质量。
1、补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的输送比例。
2、补偿无功功率，可以减少发、供电设备的设计容量，减少投资。
例如当功率因数从cosφ₁=0.8增加到cosφ=0.95时，装1kvar的电容器可节省设备容量0.52kW；对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。
因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
3、补偿无功功率，可以降低线损。
若cosφ₁为补偿前的功率因数，cosφ为补偿后的功率因数，cos φ>cosφ₁，则由公式ΔΡ%=(1-cosφ₁/cosφ)×100%可知：提高功率因数后，线损率也下降了。
减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。
所以功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
二、无功补偿的原理由于负载大部分是感性的，需取用感性无功功率。
为此要提高功率因数，就得设法减小感性无功功率。
由于容性无功功率与感性无功功率的性质正好相反，所以要补偿感性负载的无功功率可以采用在感性负载两端并联电容器的办法。
电流在电感元件中做功时，电流超前于电压90°；而电流在电容元件中做功时，电流滞后电压90°。
在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180°。
如果在电感元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。
三、补偿电容器的选用1、补偿电容量的计算要把感性负载的功率因数从cosφ₁提高到cosφ需并联的电容量C 可按下式求得，即C=(Ptgφ₁-Ptgφ)/ωU²=P (tgφ₁-tgφ)/ωU²例:已知220V、40W的日光灯工作时的电流为0.4A，cosφ=0.545。
串联电抗器的选用G
串联电抗器的选用以后大家在选用并联补偿电容器所用串联电抗时，请注意电容器与电抗器的串联谐振频率。
同时注意电网谐波含量分布情况。
下面以山东淄博富林电气有限公司电抗器为例进行配置，当采用其它厂家产品替代时，可以根据电抗器额定电流及电感量进行等值（相近）替代。
1.当用于以5、7、9次谐波电流为主的配电系统中时，串联电抗器按容抗的6%左右配置电抗器，如下所示：注：电容器额定电流为525V时额定工作电流，当用于400V配电系统时，电容器上所流过的基波电流会小于此额定工作电流。
所选电抗器额定工作电流需考虑流过电容器上的谐波电流。
电容器参数中容量为电容总量(即C=3C＇值), 考虑到电容器内部接法均采用三角形接线方式, 因此每相(星形)等效阻抗 Xc=1/(ωC) (此时等效电压为相电压).串联电抗器参数中的电感量为每相电感量, Xl= ωL .BZMJ0。
525-50-3，电容量578μf，In=50A，基波X=5.51Ω,基波电流=45A，电抗器K328-43，电感量0.95 mH，In=67A，基波X=0.298Ω，电抗率5.25%电容器与电抗器串联谐振频率f=1/2π√LC=214.9Hz。
BZMJ0。
525-40-3，电容量462μf，In=44A，基波X=6.89Ω,基波电流=36A，电抗器K328-42，电感量1.27 mH，In=50A，基波X=0.399Ω，电抗率5.79%电容器与电抗器串联谐振频率f=1/2π√LC=207.9Hz。
BZMJ0。
525-30-3，电容量347μf，In=33A，基波X=9.18Ω,基波电流=25A，串联电抗器K328-41，电感量1.53mH，In=41.7A，基波X=0.48Ω，电抗率5.23% 电容器与电抗器串联谐振频率f=1/2π√LC=218.5Hz。
BZMJ0。
525-25-3，电容量289μf，In=27.5A，基波X=11.02Ω,基波电流=22A，串联电抗器K328-39，电感量1.9mH，In=33.4A，基波X=0.597Ω，电抗率5.41% 电容器与电抗器串联谐振频率f=1/2π√LC=214.9Hz。
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2004 年 10 月 高 电 压 技 术 第 30 卷第 10 期 ·31 ·
容量之比 KQ = XC/ XS ,可画出 KQ = 200 时 ,3 次谐波 放大倍数与电抗率 A 的曲线关系见图 6 。
图 6 中 ,取 K2 = - 1 、1 时的电抗率分别为 A1 、 A3 ,则 A1 = 1/ n2 - 2 XS/ XC ; A3 = 1/ n2 ; 取 K1 = - 1 时的电抗率为 A2 ,则 A2 = 1/ n2 - XS/ 2 XC ; 发生并联 谐振时的电抗率 A0 = 1/ n2 - XS/ XC 。
组数 m
1
2
3
4
5
0 A/ % 0. 0015
0. 5
16. 4 16. 3 11. 5
165. 6 105. 7 12. 1
216. 1 137. 0 12. 5
241. 6 152. 8 13. 1
258 162. 9 13. 6
3 电抗率对电容器分闸操作产生重燃过电压的影响 电容器组分闸仿真计算等值电路见图 3 。设 A
kωω0Imcos (ω0 t + ψ) ,
switching capacitors on
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·30 ·
图 1 电容器合闸的 单相等值电路
Fig11 The single2phase
equivalent circuit of
电压 、电流分别为[1] : uc ( t) = Ucmsin (ωt + φ) -
Ucm ksin (ω0 t + ψ) , i ( t) = Imcos (ωt + φ) -
摘 要 : 为合理选取无功补偿电容器组串联电抗器的电抗率 ,使电容器组安全经济地运行 ,结合电路分析与 ATP — EMTP 程序仿真计算研究了电抗率对电容器组上合闸过电流 、分闸过电流 、高次谐波过电流以及合闸过电压 、重燃 过电压等的影响 ,得到电抗率大小与上述各种过电压 、过电流间的关系曲线和不同运行条件下电抗器的最佳取值 并提出了采用了可调电抗器和根据系统具体运行条件调节电抗率的建议 。 关键词 : 无功补偿电容器 ; 串联电抗器 ; 谐波放大 ; 合闸过电流 中图分类号 : TM471 文献标识码 : A 文章编号 : 100326520 (2004) 1020029203
(3) 三相重燃后 ,A 、C 相电容器极间电压最大值 约 3. 5 Ucm ,A 、C 相 ki - A 关系类似图 4 , ki 值比两相 重燃时还大 1～2 。
图 2 电容器组合闸 ki 与 A 关系 Fig12 The inrush current2reactance curve
表 1 多组电容器合闸过电流倍数 Tab. 1 Data of inrush2current when reactance is very small
4 电抗率对系统谐波放大的影响
设 n 次谐波源的电流为 In ,流过系统和电容器 支路的 n 次谐波电流分别为 InS和 InC ,谐波放大分 析等值电路见图 5 。若忽略回路电阻 Rs ,且令 :
K=
InS InC
=
nXL - XC/ n nXS
=
(A -
1 n2
)
XC XS
,
则系统 n 次谐波电流的放大倍数 K1 及电容器支路 n 次谐波电流的放大倍数 K2 分别为 :
(2) 两相重燃后 ,A 、C、B 相电容器极间电压最 大值 Ua≈2. 9 Ucm 、Uc≈2. 9 Ucm , Ub≈0. 37 Ucm ;A 、C 相电抗器电压最大值随着电抗率的增大而略增 ,但 ≯2. 5 Ucm ,重燃相过电流 (图 4) 远大于电容器合闸 过电流 ,取 A > 6 %时方可 ki < 8 。
0 引 言
电容器组是配电网中广泛使用的无功补偿装 置 ,它在合闸时会产生过电压及很高的过电流 ;分闸 时也会因断路器重燃而产生过电压和过电流 ;系统 存在高次谐波源时还会因电容器的高通特性而放大 谐波电流等 ,这些过电压和过电流都会危害电容器 组和系统的安全 。目前普遍给电容器组串联电抗器 以抑制过电流 ,其电抗率 A ( A = XL / XC , XL = ωL , XC = 1/ ωC) 一般取 (2～12) %间的一个固定值 。
η = Q2/ Q1 = I2 ( Xc - Xl) / I2 Xc = 1 - A , 可见η随 A 的增大而降低 。
2 电抗率对电容器组合闸过电压 、过电流的影响
211 单组电容器合闸过电流 、过电压
设三相平衡且同期合闸 ,则忽略系统内阻时单
相等值电路见图 1 。以相角 φ合闸瞬间 ,A 相电容上的
2004 年 10 月 高 电 压 技 术 第 30 卷第 10 期 ·29 ·
配电网无功补偿电容器组串联电抗器的选择
雷赛衡1 , 鲁铁成1 , 张 博1 , 王文岱2 (11 武汉大学电气工程学院 ,武汉 430072 ;21 武汉大学计算机学院 ,武汉 430072)
Oct12004 High Voltage Engineering Vol. 30 No. 10
其中 :ω0 = 1/ LC ψ, = arctan ( sinφ/ (ω/ω0) cosφ) ,k =
sin2φ+ ( (ω/ω0) cosφ) 2 , Im 为稳态电流幅值 。 可见两者均为一工频稳态值叠加一高频振荡
Selection of Series Reactors in Reactive Compensation Capacitors Device in Po wer Distribution Net works
LEI Saiheng , LU Tiecheng , ZHANG Bo , WANG Wendai (11School of Electrical Engineering , Wuhan University , Wuhan 430072 , China ;
1 电抗率对电容器组正常工作的影响
若忽略系统内阻抗 ,则电容器极间电压幅值
Ucm = Xc Em/ ( Xc - Xl) = 1 Em/ (1 - A) 即 Ucm随电抗率 A 的增大而增大 。
设电容器组发出的无功为 Q1 ,系统从电容器组 支路 (含电容器组和电抗器) 获得的无功为 Q2 , I 为 电容器稳态电流有效值 ,则电容器的利用效率为
(1) 单相重燃后 ,三相电容器极间电压维持在重 燃前瞬间的数值不变 : Ua≈ Ucm 、Ub≈0. 37 Ucm 、Uc≈ - 1. 37 Ucm ;A 相电抗器电压最大值约 2 Ucm ,中性点 对地电压最大值约 - 4. 5 Ucm ,B 、C 相断口电压最大 值分别约 4. 5 、6. 4 Ucm ;重燃电流非常小 。
相工频电流在 t = 0 时过零并首先熄弧 ,则 B 、C 相将 在 t = 5 ms 同时熄弧 。分别用 t = 10 ms 时 A 相断口 重燃 ,A 、C 相断口同时重燃 ,A 、C 相断口同时重燃且 B 相断口在 10 ms +Δt 重燃仿真断路器单相 、两相 、 三相 3 种一次重燃的最严重情形 (其中Δt 为与电抗 率有关的一个不确定值) 的结果是 :
但电容器组正常运行 、合闸及分闸操作时期望 的最佳电抗率各不相同 ;系统谐波含量不同时的最 佳电抗率也不同 。为找出各种条件下最佳电抗率的 取值范围 ,本文采用电路分析与 ATP —EMTP 程序仿 真计算相结合的方法 ,研究无功补偿电容器装置在 不同运行条件下 ,串联电抗器的不同取值对各种过 电压 、过电流的影响 。仿真条件为某 10 kV 变电站 的无功补偿电容器的接线及参数 ,电容器组为星形 不接地接线 ,每组电容器均串电抗器 ,系统内阻 Zs = Rs + j Xs ,电容器组的稳态电流幅值 Im ,对地杂散 电容 Co ,电源电压幅值 Em 。
21School of Computer , Wuhan University , Wuhan 430072 , China)
Abstract : In order to select reactance ratio of series reactors in reactive compensation capacitors bank properly to ensure safety of the capacitors , by methods of circuit analysis and ATP2EMTP simulation , the influences of reactance ratio on switching inrush cur2 rent , high frequency harmonics over current , switching inrush voltage , and re2fire overvoltage etc. is calculated and analyzed The relevant curves between reactance ratio and the inrush currents/ inrush voltages mentioned above are given. The optimum ratio is determined under various operation conditions. A proposal is made for application of adjustable reactors , therefore it is possible to regulate the reactance ratio in accordance with actual operation conditions. Key words : reactive compensation capacitors ; series reactors ; harmonics amplification ; inrush current