补偿电容器电抗率选择
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。
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。
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.。
并联补偿装置电容电抗选择PPT课件
2021/3/18
2021/3/18
3、串联电抗器的参数选取原则 配电网的补偿电容器的主要作用是补偿基波无功电流，不承担滤波作用，电容器组只要不出现谐波谐
振和谐波严重放大，就可以基本保证电能质量及电网的安全运行，而串联电抗器是抑制谐波电流放大的 有效措施，但是由于串联电抗器其本质上是将系统整个的容性降低，影响到无功补偿的效果，所以串联 电抗器的参数应根据实际谐波进行选择。
并联电容器总容量确定以后，通常将电容器分成若干组再进行安装，分组原则主要是根据电压波动、负荷 变化 、电网背景谐波含量及设备技术条件等因素来确定。各分组电容器组投切时，不能发生谐振，同时要防 止谐波的严重放大。为了避开谐振点，电容器组设计之前，应测量或分析系统主要谐波含量，根据设计确定的 电抗率配置，按照谐振容量计算公式计算谐振容量，在设计分组容量时，避开谐振容量；电容器组在各种容量 组合投切时，均应能躲开谐振点。加大分组容量，减少组数是躲开谐振点的措施之一。分组电容器在不同组合 下投切，变压器各侧母线的任何一次谐波电压含量，均不应超过现行国家标准【电能质量-公用电网谐波】 GB/T 14549的规定。标准中规定的谐波电压限值详见表1。
电容器组电抗率的选择
电容器组电抗率的选择机械工业第四设计研究院陈才俊摘要: 文章阐述如何根据背景谐波选择电容器组的电抗率关键词: 谐波电抗率串联谐波并联谐波一、什么叫电抗率非线性元件是产生谐波的根源，非正弦波的周期可利用傅里叶级数予以展开，谐波的危害人人皆知，这些就不在这里叙述。
治理谐波的方法是采用滤波器，滤波器大量吸收系统里由谐波源发生的谐波，抑制了谐波对系统的骚扰。
电容器是提高功率因数的，带电抗器的电容器组在汽车厂广泛应用，所以要串联电抗器，其目的之一是减少电容器组的合闸涌流，另一个目的是将电容器组作为滤波器来治理谐波。
目的不同，所串联电抗器的电抗率（又称相对电抗率），也是不同的。
前者电抗率一般为0.1%～1%，由制造厂选配，后者电抗率应由用户根据背景谐波的不同，从制造厂产品样本所示的标准规格选择。
所谓电抗率K ，就是所串联电抗器的感抗（ωL ）和电容器容抗（Cω1）的百分比，即K=ω2LC 。
此处ω=2πf=314，f 即基波频率50Hz 。
对某次谐波，如n 次，感抗是n ωL ，或称nX L ，容抗是cn ω1或称nX c。
二、利用串联谐振激活谐波如果略去很多分支回路，某次谐波从谐波源出发，面临2个并联回路，其中一个回路是电网系统，另一个回路是串联电抗器的电容器组。
假设系统基波电抗是Xs ，串联电抗器的电容器组的基波电抗是X L —X c 。
既然CLX X K =，那么X L —X C =KX C —X C =X C (K —1)。
系统谐波电抗是nX S ，串联组谐波电抗是nX L —nX c=nKX c -nnK X n X c c 1(-=)。
设谐波源流出的n 次谐波电流为I n ，I n =I ns +I nc ,I ns 为流入系统的n 次谐波电流，I nc 为流入电容器组的n 次谐波电流。
根据定压原理和分流原理可分别得出：n Sc cnsI nX X n nK X n nK I ⋅+--=)1()1( n Sc SncI nX X nnK nX I ⋅+-=)1(作为滤波器，当然希望谐波电流I n 全部流入电容器组，即希望nK n1-=0，即K=21n。
无功补偿电抗率选7%还是14%,电抗率是越高越好么？
无功补偿电抗率选7%还是14%，电抗率是越高越好么？1引言并联电容补偿装置由于容量组合灵活、安装维护简便、投资省等原因而广泛应用于电力系统。
作为无功电力的主要电源，对于电力系统调相调压、稳定运行、改善电能质量和降损节能具有重要作用。
随着电力事业的迅速发展，电容装置安装投运容量亦迅速增长。
同时随着电力电子技术的广泛应用，带整流器的设备如变频调速装置、UPS电源装置，以及软起动器、新型节能电光源等产生高次谐波电流的电气设备应用越来越多，给电网带来了严重的谐波污染，导致一系列的设备问题。
如电动机振动、发热，变压器产生附加损耗，使容性回路过电流，干扰通讯，电子设备误触发等等。
因此，对谐波的污染须予以重视。
抑制谐波的措施很多，常见技术措施如改变变压器的接线方式；加装滤波装置；加装静态(动态)无功补偿装置；在电容回路加装串联电抗器等等。
目前，国内很多用电单位使用传统的单纯电容器进行无功补偿，其补偿装置的运行受到严重威胁，电力电容器的故障率越来越高。
本文主要探讨给电容器加装串联电抗器以达到抑制谐波的对策，避免电容器与电网产生串联或并联谐振，从而改善系统的功率因数和保证补偿电容器的稳定运行。
2谐波对补偿系统的影响在无功补偿系统中，电网以感抗为主，电容器回路以容抗为主。
在工频条件下，并联电容器的容抗比系统的感抗大很多，补偿电容器对电网发出无功功率，对电网进行无功补偿，提高了系统的功率因数。
在有背景谐波的系统中。
非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，引起电压及电流波形畸变。
影响电力电容器的正常运行。
2.1造成电容器过电流谐波分流原理图如图1所示：图1谐波分流示意图n次谐波下变压器阻抗：X S(n)=2πf(n)L(1)n次谐波下电容器阻抗：X C(n)=1／2πf(n)L(2)存在高次谐波时，由于f(n)的增大，从而导致X S(n)增大及X C(n)减少，从而导致谐波电流大量涌入电容器。
假设电容器工作运行在满载电流，若加上谐波电流后，电容器运行电流大于1.3倍的额定电流，电容器将出现故障。
电容补偿装置电抗器的电抗率选择
器 组 ， 串 ５ 电 抗 器 ， 两 台 主 变 并 列 运 行 时 ，Ｉ 各 ％ 当
段 母 线 投 两 组 电容 器 ， 次 谐 波 放 大 ， 重 超 过 部颁 三 严
摘要： 介绍 江西 省 电容 补偿 装置 串联 电抗 器 的 电抗 率 均 选 用 ６ ， ％ 这种 配 置在 ２ ０ Ｖ 变 电站 中较 容 易 引 起 三次 谐 ２ｋ 波 放大 甚 至谐振 ， 三 次谐 波放 大 事故 实例 ， 从 分析 谐波 放 大机 理 ， 出抑 制谐 波 放大 的方 法 。 提
容 量 为 １０ＭＶＡ， 偿 装 置 为 ５×７ ２ｍＶａ ， 联 ２ 补 ． ｒ串
电抗 器 的 电抗 率 为 ５ ６％。前 几 年 由 于 用 户 谐 波 源 ． 不 断 增 加 ， 连 续 多 次 发 生 １ Ｖ 互 感 器 炸 裂 ， 已 ０ｋ 电抗
压、 电流 值 ， 表 ２ 从 表 ２ 中 可 以 看 出 ， 容 器 组 见 。 电
０
前 言
行人 员 关 注 。但 并 非 问 题 不 存 在 ， 着 系 统 无 功 缺 随 乏 ， 节 手 段 的 自动 化 的 实 现 ， 盾 必 将 暴 露 ， 将 调 矛 现 收 集 到 的部 分 省 电 力 系统 发 生 三 次谐 波 放 大 情 况 及 防 范 措 施 提 供 给 有 关 人 员 。 （ 西 省 没 有 这 方 面 资 江 料 ， 文 中数 据 是 摘 自参 考 文 献 中测 试 数 据 ） 本 １ 部 分 省 电 力 系统 谐 波 放 大 情 况 介 绍 ａ 广 西 玉 林 ２ ０ ｋ 变 电 站 ， 台 主 变 容 量 为 ２ Ｖ 两 ９ ０ＭＶＡ与 １ ０ＭＶＡ，０ｋ 母 线 分 段 运 行 ， ２ １ Ｖ Ｉ段 接
电抗率选择的一般原则
电抗率选择的一般原则一、电容器装置接入处的背景谐波为3次(当接入电网处的背景谐波为3次及以上时，一般为12%；也可采用4.5%～6%与12%两种电抗率。
)(1) 3次谐波含量较小，可选择0.1%～1%的串联电抗器，但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值，并且有一定的裕度。
（2） 3次谐波含量较大，已经超过或接近国标限值，选择12%或12%与4.5%～6%的串联电抗器混合装设。
二、电容器装置接入处的背景谐波为3次、5次（1） 3次谐波含量很小， 5次谐波含量较大（包括已经超过或接近国标限值），选择4.5%～6%的串联电抗器，忌用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，但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值，并且有一定的裕度。
（3） 3次谐波含量较大，已经超过或接近国标限值，选择12%或12%与4.5%～6%的串联电抗器混合装设。
三、电容器装置接入处的背景谐波为5次及以上（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。
（3）对于采用0.1%～1%的串联电抗器，要防止对5次、7次谐波的严重放大或谐振；对于采用4.5%～6%的串联电抗器，要防止对3次谐波的严重放大或谐振。
电容器回路的谐波阻抗特征：＝X*（nk-1/n） n=谐波次数 k=电抗率（nk-1/n）>0时，即k>1/n2 电容器流入谐波小（nk-1/n）＝0时，即k＝1/n2 电容器滤波串联谐振k=1/n2-Xs1/Xc1时，电路发生并联谐振应避免 Xs1=电源系统基波电流3次谐波时 11%时，串联谐振，起滤波作用10.5%时，并联谐振，应避免5次谐波时 4%时，串联谐振3.5%时，并联谐振7次谐波时 2%时，串联谐振1.5时，并联谐振含有谐波源和电力电容器的回路的电力系统，发生n次谐波串联谐振条个k=1/n2 不发生n次谐波放大的条件是k>1/n2发生n次谐波并联谐振条件k=1/n2-Xs1/Xc15次中心点5.67% 3次中心点12.78%因实际运行中会出现K值逐步下降，为避免K值减小而进入谐波放大区，甚至导致并联谐振，实际K＝1/n2+0.02 或K=1/n2+0.01 为好。
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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。
若电容器接入处，电网被污染严重，电抗率要另行计算。
表1 电抗率对应的谐振次数或谐波频率
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，如图表示。
图电抗器的设置、电流、电压向量
以电流I为基准，电抗器上压降U LN超前电流90°，系统电压U XN 为两者向量和：U XN=U CN-U LN。
如电抗器电抗率为6%，则：
U LN=0.06U CN
U XN=(1-0.06)U CN
U CN=U CN/(1-0.06)=1.064U XN
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
电容器允许产期运行在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%，应当选用额定电压440V电容器。
串联电抗器后回来电流也将增大，电抗率K=6%，电容器端电压为电网电压的1.064倍电流也增加到相同倍数。
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。
（1）电容器无功功率补偿容量Q’C
Q’C=（U CN/ U XN）2Q C=(1.064U XN/U XN)2
Q’C=1.13Q C
（2）电抗器消耗容性无功功率Q L
Q L=3I2X LN=3(1.064 U XN/U XN)2(0.06 X CN)
=1.0642×0.06×(3U2XN/ X CN)=0.068Q C
（3）实际无功功率补偿容量：
Q C－Q L=(1.13-0.068) Q C=1.062 Q C
从上式看出，电容器串联电抗器后，无功功率补偿不但没有减少，反而增加6.2%。
二、电抗器的安装位置
串联电抗器无论装在电源侧或中性点侧，从限制合闸涌流和抑制谐波来说都是一样的。
电抗器装在电源侧时运行条件苛刻，因它承受短路电流的冲击，对地电压也高（相对于中性点），因而对动、热稳定要就高，铁心电抗器有铁心饱和之虑。
电抗器装在中性点侧时对电抗器要求相对低，一般不受短路电流的冲击，动、热稳定没有特殊要，就承受的对地电压低。
可见它比安装在电源侧缺少了电抗器的抗短路电流冲击的能力。
三、电抗器的结构
电抗器的结构形式主要有空芯和铁芯两种结构。
铁芯结构的电抗器主要优点是：损耗小，电磁兼容性叫好，体积小。
缺点是：有噪音并在事故电流较大时铁芯饱和失去了限流能力。
当干式铁芯且采用氧树脂铸线圈的电抗器，其动、热稳定性均很好，适合装在柜中。
油浸式铁芯电抗器虽然体积大些，但噪音较小，散热较好，安装方便，适用于户外使用。
空芯电抗器的主要优点是：线性度好，具有很强的限制短路电流的能力而且噪音小。
缺点是：损耗大，体积大。
这种电抗器户内，户外都适合，但不适合装在柜中。
在户外安装容易解决防止电磁感应问题。
最好采用分相布置“品”字形或“一”字形。
这样相间拉开了距离，有利于防止相间短路和缩小事故范围。
所以这种布置方式为首选。
当场地受到限制不能分相布置时，可采用互相叠装式产品。
三相叠装式产品的B相线圈绕线制方向为反方向使支柱绝缘承受压力，因此在安装时一定按生产厂家的规定。