補償電容器串聯(lián)電抗器的利與弊
來源:北京億百萬電子有限公司
2013年07月03日 10:01
在感性負載兩端并聯(lián)電容器,這是電網(wǎng)常用的無功補償方法,也是提高功率因素改善電壓質(zhì)量節(jié)能降損的有效措施。為滿足電網(wǎng)和用電設備對電壓質(zhì)量的要求,根據(jù)無功負荷變化而投切適量的電容量。然而在國企投運合閘瞬間將產(chǎn)生幅值很大,頻率很高的合閘涌流。若電容器接入處電網(wǎng)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。危險的過電流必將對電氣設備產(chǎn)生不良影響,嚴重時往往還會造成設備的損壞。
為避免諧波對補償裝置的影響,則在電容器回路采用串聯(lián)電抗器的措施,這既不影響電容器的無功補償作用,又能抑制高次諧波。所以在補償電容器回路串聯(lián)電抗器,具有抑制高次諧波,限制合閘涌流的效果。
然而運行實踐表明,電容器回路串聯(lián)電抗器后,在無功補償裝置投運合閘時還可能發(fā)生過電壓,以及電容器端電壓升高和使用壽命縮短等負面影響。現(xiàn)就電容器回路串聯(lián)電抗器的利和弊作些分析。
1電容器回路串聯(lián)電抗器的好處
(1)限制合閘涌流
無功補償電容器在投運合閘瞬間往往會產(chǎn)生沖擊性合閘涌流,這是因為合閘的電容器處于未充電狀態(tài),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(tài),回路阻抗很小,故而會產(chǎn)生很大的沖擊涌流。
GB50227-95《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》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(shù)的增加而大幅度減小,故而串聯(lián)電抗器后能起到限制合閘涌流的作用。
?。?)抑制高次諧波
當補償電容器接入處電網(wǎng)存在諧波時,電容器對n次諧波的容抗降為Xc/n,系統(tǒng)電感對n次諧波的感抗升為nXs。電網(wǎng)存在有n次諧波電流時,如果nXs=Xc/n,則產(chǎn)生n次諧波諧振現(xiàn)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安全。此時,諧波電流在系統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生的諧波電壓與原電壓迭加而產(chǎn)生過電壓,此過電壓將影響電容器使用壽命。
在補償電容器回路串聯(lián)電抗器后,能有效避開諧振區(qū),從而起到抑制高次諧波作用。
電網(wǎng)存在高次諧波時,當n>n0時其阻抗呈感性,對等效網(wǎng)絡有明顯的抑制諧波作用。
但在n
運行實踐表明,如串聯(lián)電抗器的主要用途限制合閘涌流,應選擇0.2-2%容抗值的電抗器;如是為抑制高次諧波應選擇6%容抗值的電抗器。電抗器應串聯(lián)在電容器組的電源側,其抑制諧波效果會更好。
2串聯(lián)電抗器存在的弊端
?。?)電容器投切時產(chǎn)生過電壓
在并聯(lián)電容器組的回路中串聯(lián)的電抗器,特別是線性電抗器,或是品質(zhì)因數(shù)較高電抗器,在斷路器投切電容器時都會產(chǎn)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(chǎn)生的幾率和倍數(shù)。故而投切電容器的斷路器宜選擇高性能、無涌流、不發(fā)生重燃的開關,以避免操作時產(chǎn)生的過電壓。
?。?)電容器端電壓升高
電容器回路串聯(lián)電抗器后,在運行中將造成電容器端電壓高于母線電壓,電容器端電壓由下式確定。
Uc=Ue·Xc/(Xc-XL)
式中Ue為電容器母線額定電壓。
當電抗器XL相對于比電容器Xc較大時,則電容器端電壓出現(xiàn)升高,若XL相對于比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,因三相實際電容量不可能*平衡,導致部分電容器端電壓升高明顯。這種三相電容量不平衡程度,在串聯(lián)電抗器后變得更為嚴重。從而造成電容器端電壓升高值大于三相電容平衡時的升高值。電容器端電壓升高必將危及安全運行,影響使用壽命,甚至發(fā)生鼓肚、爆炸等事故。為此,在電容器回路串聯(lián)電抗器還應考慮三相電容器的平衡情況,以免產(chǎn)生更大的端電壓升高。