引 言

    並(bìng)聯電容器進行無功補償是電力系統改善功率因素和跳崖的有效措施。然而電力系統中大量非線性負載的投運，特别是以晶閘管作爲換流元件的電力半導體器件，由於(yú)它以開關方式工作，将會引起電網電流、電壓波形的畸變，産生大量高次諧波。而電容器對高次諧波反應比較敏感，會對諧波電劉起到放大作用，嚴重時還會産生諧振，造成電容器自身的損壞或無法工作，還危及附近其他電器設備的安全。

    在具有高次諧波背景中裝設補償電容器，一般採用在電容器回路中串聯電抗器的措施，這既不影響電容器的無功補償作用，又能抑制高次諧波。但串聯電抗器必須考慮電容器接入處電網的諧波背景，絕不可任意組合。隻有合理選擇串聯電抗器的電抗率，使之與電容器進行合理匹配，才能有效地起到抑制諧波的作用，並有限制合閘湧流的效果
。

   1、抑制高次諧(xié)波

   當無功補(bǔ)償電容器接入電網存在有高次諧波時，電容器對n次諧波的容抗降爲xc/n，系統電感對n次諧波的感抗升高爲nxL。在電網存在有n次諧波電流時
，如果符合nxL=xc/n的條件，則将産(chǎn)生n次諧波的諧振現象。其n次諧波電流與基波電流疊加後，使流過電容器的電流驟增，此時産(chǎn)生的過電流必将危及電容器自身安全或無法工作。同時諧波電流在系統阻抗上産(chǎn)生的諧波電壓與源電壓疊加後産(chǎn)生過電壓，此過電壓也會威脅到電容器的安全運行。

   採(cǎi)用並(bìng)聯電容器進行無功補償而構成的電路中
，若電容器支路與系統發生並(bìng)聯諧振，此時諧振點的諧振次數爲：

                      n0=√xc/（xL+xs）

式中 xs———系統(tǒng)等值基波短路電(diàn)抗；    

       xL———電抗器基波電抗；

       xc———電(diàn)容器基波電(diàn)抗；

      （xL=Axc，A爲(wèi)電(diàn)抗率）

   從上式看出，串入電抗器電感量越大，則諧波次數n0越低
，因而可通過串入電抗器電感量的大小來控制並聯諧振點，從而達到避開諧波源中的各次諧波。由此可見
，在補償電容器回路中串聯一定電抗率的電抗器，即能有效地避開諧振點。

   在電容器接入處電網存在高次諧波時，當諧波次數大於諧振點的諧波次數時，電容器回路阻抗呈感抗，此時諧波電流全部流入電容器回路中，故而電容器對諧波電流不起放大作用。但在諧波次數小於諧振點的諧波次數時，電容器回路阻抗特性呈容性，此時串聯的電抗器不會起到抑制諧波作用
，反而對諧波電流起到放大作用
。爲此，在電容器回路串聯的電抗器絕不能任意組合，一定要考慮接入處電網的諧波背景，隻有根據諧波背景選擇合适的電抗率的電抗器，才能起到抑制高次諧波的作用。

   2、限制合閘(zhá)湧(yǒng)流

   無功補償電容器在投運合閘瞬間，往往會産生沖擊性合閘湧流，這是因爲首次合閘的電容器處於(yú)未充電狀态，流入電容器的電流僅受回路阻抗的限制，因該回路處於(yú)接近短路狀态，回路阻抗很小，故而在合閘瞬間往往會産生很大的沖擊湧流。GB50227-95《並(bìng)聯電容器裝置設計規範》中給出合閘湧流的計算式爲：

          Is=√2 Ie(a+√xc/xs)=√2 Ie(a+√sd/QC)

式中：  Ie——電(diàn)容器組的額(é)定電(diàn)流；    

          xc——電(diàn)容器組(zǔ)一相容抗值；

          xs——電(diàn)容器組與電(diàn)網間(jiān)電(diàn)抗值；

          sd——合閘點(diǎn)系統(tǒng)的短路容量；

          Qc——電(diàn)容器組(zǔ)容量。

  合閘湧流倍數K=1+√sd/QC，K值是随合閘點(diǎn)短路容量的增大及電(diàn)容器組容量的減小而增大，一般爲3~10倍。

    

   電容器組回路加裝串聯電抗器後的合閘湧流倍數爲：K=1+√xc/（xL+xc），K值是随母線短路容量的增大，或電抗器占電容器容抗的百分數的增大而大幅度減小。故而在電容回路串聯合适電抗率的電抗器後，将起到限制合閘湧流的效果。

3 電抗器電抗率的選擇

  電抗率是電抗器的重要參數，而電抗率的大小将直接影響它的作用與系統的安全。爲能合适的選用電抗率，必須瞭解電容器接入處電網存在諧波的背景
。隻有通過實測各次諧波後，才能使用電容器與之串聯的電抗器相匹配。

   （1）補償電容器接入處的背景諧波爲三次，而且含量已超過或接近标準時，宜選用12%的串聯電抗器。

   （2）補償電容器接入處的背景諧波爲3次和5次爲主，而且兩者含量均較大，宜選用12%與4.5%~6%兩種電抗率混裝方式的串聯電抗器，以保證抑制3次諧波放大爲前提
。該方案優點比全部採用串聯12%方案可降低無功損耗。

   （3）當補償電容器接入處的背景諧波爲3次爲主，並含有5次以上諧波，但含量較少，可選用0.1%~1%的電抗器。

   （4）當補償電容器接入處的背景諧波以3次和5次爲主，但3次諧波含量較少，而5次諧波含量已超過或接近标準值，應選用5%~6%的電抗器。

   （5）當補償電容器接入處的背景諧波爲5次及以上時，而且5次諧波含量較大，應選用6%的串聯電抗器。

   （6）當補償電容器接入處電網含有多種諧波成分，並(bìng)且含量都較大時，串聯單抗器電抗率可按下式確定。此時該電容支路對於(yú)較大含量的各次諧波均不會産生放大作用。

                                              xL=αxc/n2

式中： α——可靠系數(shù)（一般取α=1.2~1.5）；

         xc——電(diàn)容器組(zǔ)基波電(diàn)抗；

          n——具有較(jiào)大含量的最低諧波次數(shù)。

   （7）新建變電所無法得知電網的背景諧波，補償電容器裝置可選用阻尼式限流器，限流器中串聯電抗器的額定電流，可按電容器組的最終容量考慮選取。

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