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补偿电容器串联电抗器的利与弊

[2022/01/12]

 

       在感性负载两端并联电容器,这是电网最常用的无功补偿方法,也是提高功率因数改善电压质量节能降损的有效措施。为满足电网和用电设备对电压质量的要求,根据无功负荷变化而投切适量的电容量。然而在电容器投运合闸瞬间将产生,频率很高的合闸涌流。若电容器接入处电网村谐波污染,由于电容器的容性阻抗我,将对谐波电流起到放大作用。危险的过电流必将对电气设备产生不良影响,往往还会造成设备的损坏。

       为避免谐波对补偿装置的影响,则在电容器回路采用串联电抗器的措施,这既不影响电容器的无功补偿作用,又能抑制高次谐波。所以在补偿电容器回路串联电抗器,具有抵制高次谐波,限制合闸涌流的效果。 

       然而运行实践表明,电容器回路串联电抗器后,在无功补偿装置投运合闸时还可能产生过电压,以及电容器端电压升高和使用寿命缩短等负面影响,现就电容器回路串联电抗器的利和弊做些分析。 

一、电容器回路串联电抗器的好处

1.限制合闸涌流

       无功补偿电容器在投运合闸瞬间往往会产生冲击性合闸涌流, 这是因为首次合闸的电容器处于未充电状态,流入电容器的电流仅受回路阻抗的限制。因该回路接近短路状态,回路阻抗很小,故而会产生很大冲击涌流。

2.抑制高次谐波

       当补偿电容器接入处电网存在谐波时,电容器对N次谐波的容抗性为XC/n,系统电感对n次谐波的感抗升为nxs。电网存在有n次谐波时,如果nxs=XC/n,则产生n次谐波谐振现象。其n次谐波电流与基波电流迭加后,使流过电容器电流骤增,其过电流将危及电容器的安全。此时,谐波电流在系统阻抗上产生的谐波电压与原电压迭加而产生过电压,此过电压将影响电容器使用寿命。

在补偿电容器回路联电抗器后,能有效避开谐振区,从而起到抑制高次谐波作用。

       运行实践表明,如串联电抗器的主要用途限制合闸涌流,应选择0.2-2%容抗值的电抗器;如是为抑制高次谐波则应选择6%容抗值的电抗器。电抗器应串联在电容器组的电源侧,其抑制谐波效果会更好。

二、串联电抗器存在的弊端

1.电容器投切时产生过电压

       在并联电容器组的回路中串联的电抗器,特别是线性电抗器,或是品质因数较高电抗器,在断路器投切电容器时都会产生过电压,因断路器在合闸时的弹跳和分闸时的重燃,均会增加过电压产生的几率和倍数。故而投切电容器的断路器宜选择高性能、无涌流,不发生重燃的开关,以避免操作时产生过电压。

2.电容器端电压升高

       当电抗器XL相对于比电容器在XC较大时,则电容器端电压出现升高,若XL相对于比XC更大时,电容器端电压升高也较大。如XL=6%XC时,电容器端电压将升高6.4%;如XL=13%XC时,电容器端电压将升高11.5%。

      此外,对中性点不接地的Y形接线的电容器组,因三相实际电容量不可能完全平衡,导致部分电容器端电压升高明显。这种三相电容量不平衡程度,在串联电抗器后变得更为严重。从而造成电容器端电压升高值大于三相电容平衡时的升高值。电容器端电压升高必将危及安全运行,影响使用寿命,甚至发生鼓肚、爆炸等事故。为此,在电容器回路串联电抗器还应考虑三相电容量的平衡情况,以免产生更大的端电压升高。

 

 

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