在理性負載兩端并聯電容器,這是電網最常用的無功補償辦法,也是進步功率要素改善電壓質量節能降損的有效措施。為滿足電網和用電設備對電壓質量的請求,依據無功負荷變化而投切適量的電容量。但是在國企投運合閘霎時將產生幅值很大,頻率很高的合閘涌流。若電容器接入處電網存諧波污染,由于電容器的容性阻抗特性,將對諧波電流起到放大作用。風險的過電流必將對電氣設備產生不良影響,嚴重時常常還會形成設備的損壞。
為防止諧波對補償安裝的影響,則在電容器回路采用串聯電抗器的措施,這既不影響電容器的無功補償作用,又能抑止高次諧波。所以在補償電容器回路串聯電抗器,具有抑止高次諧波,限制合閘涌流的效果。
但是運轉理論標明,電容器回路串聯電抗器后,在無功補償安裝投運合閘時還可能發作過電壓,以及電容器端電壓升高和運用壽命縮短等負面影響。現就電容器回路串聯電抗器的利和弊作些剖析。
1 電容器回路串聯電抗器的益處
(1)限制合閘涌流
無功補償電容器在投運合閘霎時常常會產生沖擊性合閘涌流,這是由于初次合閘的電容器處于未充電狀態,流入電容器的電流僅受回路阻抗的限制。因該回路接近短路狀態,回路阻抗很小,故而會產生很大的沖擊涌流。
GB50227-95《并聯電容器安裝設計標準》中合閘涌流的計算式為:
K值是隨母線短路容器的增大,或電抗器感抗占電容器容抗的百分數的增加而大幅度減小,故而串聯電抗器后能起到限制合閘涌流的作用。
(2)抑止高次諧波
當補償電容器接入處電網存在諧波時,電容器對n次諧波的容抗降為Xc/n,系統電感對n次諧波的感抗升為nXs。電網存在有n次諧波電流時,假如nXs=Xc/n,則產生n次諧波諧振現象。其n次諧波電流與基波電流迭加后,使流過電容器電流驟增,其過電流將危及電容器的平安。此時,諧波電流在系統阻抗上產生的諧波電壓與原電壓迭加而產生過電壓,此過電壓將影響電容器運用壽命。
在補償電容器回路串聯電抗器后,能有效避開諧振區,從而起到抑止高次諧波作用。
電網存在高次諧波時,當n>n0時其阻抗呈理性,對等效網絡有明顯的抑止諧波作用。
但在n
運轉理論標明,如串聯電抗器的主要用處限制合閘涌流,應選擇0.2-2%容抗值的電抗器;如是為抑止高次諧波應選擇6%容抗值的電抗器。電抗器應串聯在電容器組的電源側,其抑止諧波效果會更好。
2 串聯電抗器存在的弊端
(1)電容器投切時產生過電壓
在并聯電容器組的回路中串聯的電抗器,特別是線性電抗器,或是質量因數較高電抗器,在斷路器投切電容器時都會產生過電壓,因斷路器在合閘時的彈跳和分閘時的重燃,均會增加過電壓產生的幾率和倍數。故而投切電容器的斷路器宜選擇高性能、無涌流、不發作重燃的開關,以防止操作時產生的過電壓。
(2)電容器端電壓升高
電容器回路串聯電抗器后,在運轉中將形成電容器端電壓高于母線電壓,電容器端電壓由下式肯定。
Uc=Ue·Xc/(Xc-XL)
式中Ue為電容器母線額定電壓。
當電抗器XL相關于比電容器Xc較大時,則電容器端電壓呈現升高,若XL相關于比Xc更大時,電容器端電壓升高也越大。如XL=6%Xc時,電容器端電壓降升高6.4%;若XL=13%Xc時電容器端電壓降升高11.5%。
此外,對中性點不接地的丫形接線的電容器組,因三相實踐電容量不可能完整均衡,招致局部電容器端電壓升高明顯。這種三相電容量不均衡水平,在串聯電抗器后變得更為嚴重。從而形成電容器端電壓升高值大于三相電容均衡時的升高值。電容器端電壓升高必將危及平安運轉,影響運用壽命,以至發作鼓肚、爆炸等事故。為此,在電容器回路串聯電抗器還應思索三相電容器的均衡狀況,以免產生更大的端電壓升高。