无功补偿电容器串联电抗器的选用
补偿电容器电抗率选择
抑制谐波串联电抗器的选用天津市同德兴电气技术有限公司黄缉熙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。
谐波电流将使电容器过负荷、出现不允许的温升，特别严重的是当电容器组与系统产生并联谐振时电流急速增加，开关跳闸、熔断器熔断、电容器无法运行。
为避免并联谐振的发生，电容器串联电抗器。
它的电抗率按背景谐波次数选取。
电网的背景谐波为5次及以上时，宜选取4.5% ~ 6%；电网的背景谐波为3次及以上时，宜选取12%一、电抗率K值的确定1. 系统中谐波很少，只是限制合闸涌流时则选K=0.5~1%即可满足要求。
它对5次谐波电流放大严重，对3次谐波放大轻微。
2. 系统中谐波不可忽视时，应查明供电系统的背景谐波含量，在合理确定K值。
电抗率的配置应使电容器接入处谐波阻抗呈感性。
电网背景谐波为5次及以上时，应配置K=4.5~6%。
通常5次谐波最大，7次谐波次之，3次较小。
国内外通常采用K=4.5~6%。
配置K=6%的电抗器抑制5次谐波效果好，但明显的放大3次谐波及谐振点为204Hz，与5次谐波的频率250Hz，裕量大。
配置4.5%的电抗器对3次谐波轻微放大，因此在抑制5次及以上谐波，同时又要兼顾减小对3次谐波的放大是适宜的。
它的谐振点235Hz与5次谐波间距较小。
电网背景谐波为3次及以上时应串联K=12%的电抗器。
在电抗器电容器串联回路中,电抗器的感抗X LN与谐波次数虚正比；电容器容抗X CN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，电杭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:式中X CN/X LN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，如表1所示。
电抗器的电抗率以取6%为宜，可避免因电抗器、电容器的制造误差或运行中参数变化而造成对5次谐波的谐振。
电力系统无功补偿设备的选用规定
电力系统无功补偿设备的选用规定
1、并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的重要设备，应优先选用此种设备。
2、当发电厂经过长距离的线路（今后不再П接中间变电所）送给一个较强（短路容量较大）的受端系统时，为缩短线路的电气距离，宜选用串联电容器，其补偿度一般不宜大于50%，并应防止次同步谐振。
3、当220～500kV电网的受端系统短路容量不足和长距离送电线路中途缺乏电压支持时，为提高输送容量和稳定水平，经技术经济比较合理时，可采用调相机。
1）新装调相机组应具有长期吸收70%～80%额定容量无功电力的能力。
2）对已投入运行的调相机应进行试验，确定吸收无功电力的能力。
4、电力系统为提高系统稳定、防止电压崩溃、提高输送容量，经技术经济比较合理时，可在线路中点附近（振荡中心位置）或在线路沿线分几处安装静止补偿器；带有冲击负荷或负荷波动、不平衡严重的工业企业，本身也应采用静止补偿器。
1。
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。
数据中心如何考虑电容补偿的电抗器选择
如何考虑电容补偿的电抗器选择
定义：
电抗率K，一个电工学名词，是指一个电感器和电容器的串联回路中，感抗XL 和容抗XC的比值，单位是%。
即，K＝XL/XC。
K=14% ，意思是XL/XC=14%；
K=7% ，意思是XL/XC=7%；
K=11% ，意思是XL/XC=11%；
K=6%，意思是XL/XC=6%；
K=1%，意思是XL/XC=1%；
电抗作用：
电容补偿回路中，一般要串联电抗器，其作用一般有两个：抑制合闸浪涌，抑制谐波电流。
电抗K取值：
如果单纯是抑制合闸浪涌，选用电抗率为0.1-1%的电抗器足矣。
抑制电网5次谐波时，K取值范围4.5%～7%，一般选用电抗率为6%的电抗器。
抑制电网3次谐波时，应选用电抗率为12%的电抗器。
从材料的价格上看，在电压电流相同情况下，K值越高，其端电压也越高，电抗器的电抗和电感值也大，即K值越高，价格越高。
所以，如果3次、5次、7次及以上谐波含量都超标需要治理时，建议用一部分K为7%的电抗器，用一部分K为12%的电抗器
电抗器的电抗率是根据所要抑制的谐波来的，设谐波次数是n，则电抗率是要大于1/n2。
5次谐波是1/25，就是4%,3次谐波是1/9，差不多11%吧，所以串12%就什么谐波都能抑制了，当然最好，但是一般3次谐波在平衡负载下都很少，至于为什么不用12%，你看看7%和12%电抗器的价钱就知道了.。
无功补偿电容器选择与计算
保护装置动作时间：top=0.15s 3) 过负荷保护 保护装置的动作电流： I op K rel K jx I cn nt K r 1.2 1 99.9 4.44 A 30 0.9
保护装置动作时间：top=0.5+0.5= 1.0s 4) 开口三角电压保护（用于单星形接线的电容器组） 保护装置动作电压： U op 1 3 0.6 3810.6 1 6859 7.47 V 取 7.4V 1.5 60 3 181 0.6 0.6 2 0.6 90 10.2
3 3.81kV
结论是：因为串联电抗器，应选用较高额定电压的电容器，电抗率越大（即串联 电抗值越大）所选电容器额定电压越高。表 4-2 列出电抗率与电容器额定电压之 关系。 4.3 运行中实际发出无功功率(供给系统的)计算： 当母线电压为 6.3kV 时，回路电流 I
3 1.039 24.2
此保护通常由供货厂商配套提供，只需将继电器接点作为开关量接入开关 柜保护器。 5) 中性线电流平衡保护（用于双星形接线的电容器组） 此保护通常由供货厂商配套提供，只需将继电器接点作为开关量接入开关 柜保护器。
6)
过电压保护 保护装置动作电压：Uop=1.1100=110V。 保护装置动作于信号或跳闸，若动作于跳闸，则 t=3min。
注：后两项标准为中国工程建设标准化协会标准。
电容器组额定电流 Xc
6300 3 165
22.04
电容器组容抗
串联电抗器的感抗计算： k4.5％时，即 K=Xl/Xc=4.5%，得 XL=0.04522.04=0.9918， ，200A，额定 电抗 6 ％的干式电抗器， X L 0.06 6 / 3 0.2 1.039 ，实际的电抗率为 K=1.039/22.04=4.7%。 4 电容器容量和电压选择 标准的容量（指三相额定容量）等级见表 4-1。 上述举例中，补偿容量 1800kvar =1.8Mvar 符合容量等级要求。 4.1 电容器组的额定容量应按 CECSS 33:91 规定的容量等级选择
电容组成套装置串抗电抗率的选择
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald116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kVa r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。
经分析发现引起电容器运行时发生故障的因素复杂，在影响电容器故障的众多因素中最主要的还是过电压，而导致电容器产生过电压的最主要因素还是电力系统危害之一——谐波。
随着电磁设备、大电流开关以及电力电子技术接入电力系统的增多，供电系统中增加了大量的非线性负载，如易饱和的线圈型设备、大电流交流开关、整流及逆变装置，均会在使用过程中导致电压波形发生畸变，从而导致电网产生谐波。
电力系统中随时投入和退出的冲击性以及波动性负载也会导致电压波形畸变，如大功率钢厂、大功率电车等，它们在投入和退出系统的瞬间不仅会产生大量高频次谐波，而且会使电压波形畸变率变大，导致三相不平衡日趋严重。
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
串联电抗器的低压并联无功补偿装置的合理选择
串联电抗器的低压并联无功补偿装置的合理选择摘要：在供配电工程实际案例中，我们常常需要在低压并联补偿电容器中串联电抗器，由此而产生电容器的运行电压、运行电流以及运行时实际输出容量都将发生变化。
本文就低压并联补偿电容器装置中串联电抗器后电容器的运行电压、运行电流以及运行时实际输出容量的变化情况进行分析计算，并给出了一些实用计算数据。
关键词：低压并联无功补偿装置；串联电抗器；实际输出容量引言近年来，各种电力电子设备被广泛应用，其中又以整流设备居多。
我们经常使用的二极管整流电路就是严重的谐波源。
各类办公设备，如电子计算机，打印机等都能造成谐波污染。
这类电气设备的单台容量虽然很小，但是数量却极多，所以造成的谐波污染的问题也日益突出。
在低压无功补偿装置上，由于谐波的放大，就有可能使并联电容器产生谐振事故，所以，对低压电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是非常有必要的。
一、电力系统谐波分析电力系统中所产生的谐波是由于非线性负载的存在而导致的。
当对非线性负载施加电流时，由于与所加的电压呈非线性关系，就会导致形成非正弦电流，电路中就会有谐波产生。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
非线性负载包括有各种整流装置，电泳整流设备，EPS，UPS等等。
目前，办公类电子设备种类繁多，在其内部存在着开关电源及整流装置，所以这类设备中也包含有各次谐波。
二、谐波对电力电容器危害谐波对低压无功补偿装置的危害主要体现在以下几个方面：1）放大电容器损耗。
谐波电流会在电容器中产生附加的功率损耗。
2）增加无功输出容量。
谐波会使电容器不但发出基波无功功率，也会发出谐波无功功率。
3）引发谐波过电压或过电流。
高次谐波可能使系统与电容器间产生串联谐振或并联谐振，从而时电容器产生过电压或过电流事故。
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%。
电抗器的选型介绍
并联电抗器：发电机满负载试验用的电抗器是并联电抗器的雏型。
铁心式电抗器由于分段铁心之间存在着交变磁场的吸引力，因此噪音一般要比同容量变压器高出10dB左右。
并联电抗器里面通过的交流，并联电抗器的作用是补偿系统的容抗。
通常与晶闸管串联，可连续调节电抗电流。
串联电抗器：里面通过的是交流，串联电抗器的作用是与补偿电容器串联，对稳态性谐波（5、7、11、13次）构成串联谐振。
通常有5~6%电抗器，属于高感值电抗器。
调谐电抗器：里面通过的是交流电，串联电抗器的作用是与电容器串联，对规定的n次谐波分量构成串联谐振，从而吸收该谐波分量，通常n=5、7、11、13、19。
输出电抗器：它的作用是限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在54OV/us以内，一般功率为4-90KW变频器与电机间的电缆长度超过50m时，应设置输出电抗器，它还用于钝化变频器输出电压(开关的陡度)，减少对逆变器中的元件(如IGBT)的扰动和冲击。
输出电抗器的使用说明：为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆，增加电缆的绝缘强度，尽量选用非屏蔽电缆。
输出电抗器的特点：1、适用于无功补偿和谐波的治理；2、输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，抑制输出谐波电流；3、有效地保护变频器和改善功率因数，能阻止来自电网的干扰，减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。
输入电抗器：它的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降；抑制谐波以及并联变流器组的解耦；限制电网电压的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击。
当电网短路容量与变流器变频器容量比大于33:1时，输入电抗器的相对电压降，对单象限工作为2%，四象限为4%。
当电网短路电压大于6%时，允许输入电抗器运行。
对于12脉动整流单元，至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器。
输入电抗器主要应用于工业/工厂自动化控制系统中，安装在变频器、调速器与电网电源输入电抗器之间，用于抑制变频器、调速器等产生的浪涌电压和电流，最大限度的衰减系统中的高次谐波及畸变谐波。
无功赔偿用串联电抗器的功用与效果
无功赔偿用串联电抗器的功用与效果如今工矿公司无功赔偿多选用分组主动盯梢赔偿，单组容量多为900kvar以下，通常都将电力电容器，串联电抗器及真空接触器等装于同一柜内，这么就恳求电抗器体积小、功用好、分量轻、便于设备维护；现对无功赔偿用串联电抗器的用处、功用介绍如下。
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、T•式空芯电抗器；4、干式半芯电抗器；5、干式磁屏蔽电抗器；二、无功赔偿电抗器用处分为：1、限流电抗器；、按捺谐波电抗器；3、滤波电抗器；三、串联电抗器的效果是多功用的，首要有：1、降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，便于挑选配套设备和维护电容器。
依据GB50227规范恳求应将涌流捆绑在电容器额外电流的20倍以下，为了不发作谐波拓展（谐波牵引），恳求串联电抗器的伏安特性尽量为线性。
网络谐波较小时，选用捆绑涌流的电抗器；电抗率在0.1%-1%支配即：可将涌流捆绑在额外电流的10倍以下，以削减电抗器的有功损耗，并且电抗器的体积小、占地上积小、便于设备在电容器柜内。
选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，构成某次谐波的沟通滤波器。
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，行进电网的电压质量。
滤波电抗器的调谐度：XL=omega 儿=l/n2XC=AXC式中A—调谐度(％)XL—电抗值(Omega;)XC—容抗值(Omega;)n-谐波次数L—电感值(mu;H)omega;——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%按上述调谐度配备电抗器，可满意滤除各次谐波。
3、按捺谐波的电抗器，先决条件是需要了解电网的谐波状况，查清周围用电户有无大型整流设备、电弧、炼钢等能发作谐波的设备，有无功用不超卓的高压变压器及高压电机，尽或许实测一下电网谐波的实习量值，再依据实习谐波量来配备恰当的电抗器。
无功补偿电容器串抗率选择优化配置方法
无功补偿电容器串抗率选择优化配置方法摘要：文章就实际工程中如何最优配置电容器组串抗率进行相应建模分析，提出了串抗率选择的一般模型并运用该模型对电容器组运行中投切顺序进行了理论分析。
关键词：串联电抗器；电抗率；谐波抑制；Optimization Configuration Method of the Series Reactor Rate in the Reactive Compensation CapacitorYU Yongfu，ZHOU Shuming（Yunnan Hengan Electric Power Engineering Co. , Ltd. ,Kunming 650011 , China） Abstract:The paper further analyzes how to optimally configure the capacitor bank series reactor rate in practical engineering, and proposes the selection modeling analysisof series reactor rate. The model is used to perform a theoretical analysis of the switching sequence of capacitor bank operation, and verifies the theoretical analysis is correct.Key words：series reactor, reactance rate, harmonic suppression 前言电网的谐波污染也越来越受到电力工作者的重视，并采取了各种措施，其中在并联电容器回路中串联电抗器是非常有效可行的方法。
文献[1-5]对单组电容器串联电抗器抑制谐波的作用和电抗率的选择，做了详细的分析。
串联电抗器及其电抗率的选取
ｓｕｃｈ ｆａｃｔｏｒｓ
ａｓ
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎ－ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅ—
ｃｙ，ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｂｕｓ ａｎｄ ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ ｖｉｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｕｎｔ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅｓ；ｓｅｒｉｅｓ ｒｅａｃｔｏｒ ｒｅａｃｔａｎｃｅ ｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｈａｒｍｏｎｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ
动，一般不宜超过母线电压的２．５％，而△∥ｃ，＊
Ｑ。／Ｓ。，所以电容器组的分组容量不宜过大。 从表ｌ可知，当Ｑ。／Ｓｄ＞０．０２时，若ｌｊ｝＝Ｏ．０６，
・６０・
为ｘ’。。，而电抗器电抗率ｋ下降为ｋ’，是否会出现
万方数据
第３ｌ卷第３期 ２０１０年６月
电力电容器与无功补偿
Ｐｏｗｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ＆Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
２．Ｈｅｆｔｉ Ｈｕａｗｅｉ ａｕｔｏｍｔｉｚａｔｉａｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ
２３００１１，Ｃｈｉｎａ）
ｓｅ－
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｄａｎｇｅｒ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ｏｎｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅ ｉｓ ｔｏ ｐｕｔ ｒｅａｃｔｏｒ ｉｎ
１
１
源
５）五一方＜ｏ，Ｘｅ・＋丘ｔ（．｜｝一方）＝０。这时，
图ｌ供电系统示意图与等值回路图
Ｌ一一∞；屯－＋＋∞
也就是谐波电流，＾在电容器回路阻抗与系 统阻抗之间发生并联谐振，，＾得到极大的放大，这 是绝对需要避免发生的。 从上述讨论可知，对同一系统，由于后值不 同，其运行状况截然不同，因此正确选择ｋ值是十 分重要的。
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。
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 ／
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。
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。
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
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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。
3. 电网谐波以5次及以上为主
（1）5次谐波含量较小，应选择4.5%~6%的串联电抗器；（2）5次谐波含量较大，应选择4.5%的串联电抗器。
对于采用0.1%~1%的串两电抗器，要防止对5次、7次谐波的严重放大伙谐振。
对于采用4.5%~6%的串联电抗器，要防止怼次谐波的严重放大或谐振。
当系统中无谐波源时，为防止电容器组投切时产生的过电压和对电容器组正常运行时的静态过电压、无功过补时电容器端的电压升高的情况分析计算，可选用0.5%~1%的电抗器。
根据以上的选择原则，对无功补偿装置中的串联电抗器有以下建议：
（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，必须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须进一步验算，并组织现场实测，了解电网谐波背景的变化。
对于电抗率选择合理的电容器装置不得随意增大或减小电容器组的容量。
（3）电容器组容量变化很大时，可选用于电容器同步调整分接头的电抗器或选择电抗
器混合装设。
通过对电容器组正常运行时的静态过电压情况和无功过补时电容器端的电压升高的分析计算，选用0.5%~1%的w电抗器，防止电容器组投切时产生的过电压。