无功补偿电容器串联电抗器的选用

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。

电力系统无功补偿设备的选用规定
1、并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的重要设备，应优先选用此种设备。

2、当发电厂经过长距离的线路（今后不再П接中间变电所）送给一个较强（短路容量较大）的受端系统时，为缩短线路的电气距离，宜选用串联电容器，其补偿度一般不宜大于50%，并应防止次同步谐振。

3、当220～500kV电网的受端系统短路容量不足和长距离送电线路中途缺乏电压支持时，为提高输送容量和稳定水平，经技术经济比较合理时，可采用调相机。

1）新装调相机组应具有长期吸收70%～80%额定容量无功电力的能力。

2）对已投入运行的调相机应进行试验，确定吸收无功电力的能力。

4、电力系统为提高系统稳定、防止电压崩溃、提高输送容量，经技术经济比较合理时，可在线路中点附近（振荡中心位置）或在线路沿线分几处安装静止补偿器；带有冲击负荷或负荷波动、不平衡严重的工业企业，本身也应采用静止补偿器。

1。

无功补偿元件的选型与应用电容电抗无功补偿是电力系统中的一项重要技术，通过补偿系统的无功功率，可以提高电力系统的功率因数，减少传输损耗，改善电压质量，提高系统的稳定性和运行效率。

其中，无功补偿元件在无功补偿系统中起着至关重要的作用，选型合适的无功补偿元件对于实现系统的无功补偿效果至关重要。

本文将就无功补偿元件的选型与应用电容电抗展开论述。

一、电容器与电抗器的作用与特点电容器和电抗器是无功补偿中常用的两种元件，它们在电力系统中具有各自独特的作用与特点。

1. 电容器的作用与特点电容器是一种能够提供无功功率的无源元件，其主要作用是通过供给感性无功功率来补偿系统中所需要的容性无功功率。

其特点如下：（1）电容器对系统的电压有一定的提高作用，可以改善供电电压质量。

（2）电容器可以提供快速的无功功率响应，对于电压波动较大的电力系统特别适用。

（3）电容器的无功功率消耗低，效率高，对于降低系统的无功功率损耗有明显的作用。

2. 电抗器的作用与特点电抗器是一种能够吸收无功功率的支路元件，其主要作用是通过消耗容性无功功率来补偿系统中所需要的感性无功功率。

其特点如下：（1）电抗器可以阻碍无功功率的传输，减少无功功率的流动。

（2）电抗器可以起到稳压作用，抑制电压的过高或过低；同时，也可以减轻电压波动对系统的影响。

（3）电抗器的无功功率消耗较大，效率相对较低，但其信号响应时间短，对电压波动有较好的抑制作用。

二、无功补偿元件的选型原则在进行无功补偿系统设计时，正确选型无功补偿元件是确保系统性能的关键一步。

以下是无功补偿元件选型的原则：1. 功率匹配原则无功补偿元件选型时，应根据系统的无功功率需要进行功率匹配。

对于容性无功功率，应选用电容器进行补偿；对于感性无功功率，应选用电抗器进行补偿。

2. 频率适应原则无功补偿元件的选型应考虑其在系统频率下的特性参数，确保其与系统频率相匹配。

一般情况下，无功补偿元件的频率适应范围应在±0.5%之内。

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.。

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald116工业的发展离不开电力的支撑，随着近代工业的迅速发展电力系统容量也随之飞速增长，电力需要传输的距离不断变长，发电机容量不断增大和电网电压等级的不断提高是电网发展的必然结果。

随着电网发展，负荷不断增多，其内部组成变得日益庞大和复杂。

随着电网接入负荷对电能质量的要求增高，对电能质量的相关考核也会日渐严苛，对电力系统的运行稳定性要求也越来越严格。

衡量电能质量好坏最重要的参数之一就是波形，波形畸变的严重程度与无功功率息息相关。

在普通的交流电力系统中负载主要以感性负载为主，如果缺少无功功率，容易引起负荷端电压降低，同时会导致电力系统线损增多，降低电网的经济性，如果无功短缺情况非常严重时，甚至引起电网的崩溃。

在常用的电网无功功率补偿方法中，安装电容器组是目前使用最普遍和最经济的。

现阶段我国电力发电装机组总容量已达13亿kW以上，容性无功装机容量已达6亿kVa r以上，而容性无功补偿装置主要以并联电容器组为主，这说明采用并联电容器组确实有效降低电力系统的线损，同时提高电力系统的电能质量，最终达到提高电力系统稳定性和经济性的作用。

虽然目前电力系统普遍采用的无功补偿方法是并联电容器组，但是并联电容器组在运行过程也出现了一些问题，例如，并联电容器组运行中故障率比其他设备高。

经分析发现引起电容器运行时发生故障的因素复杂，在影响电容器故障的众多因素中最主要的还是过电压，而导致电容器产生过电压的最主要因素还是电力系统危害之一——谐波。

随着电磁设备、大电流开关以及电力电子技术接入电力系统的增多，供电系统中增加了大量的非线性负载，如易饱和的线圈型设备、大电流交流开关、整流及逆变装置，均会在使用过程中导致电压波形发生畸变，从而导致电网产生谐波。

电力系统中随时投入和退出的冲击性以及波动性负载也会导致电压波形畸变，如大功率钢厂、大功率电车等，它们在投入和退出系统的瞬间不仅会产生大量高频次谐波，而且会使电压波形畸变率变大，导致三相不平衡日趋严重。

串联电抗器的低压并联无功补偿装置的合理选择摘要：在供配电工程实际案例中，我们常常需要在低压并联补偿电容器中串联电抗器，由此而产生电容器的运行电压、运行电流以及运行时实际输出容量都将发生变化。

本文就低压并联补偿电容器装置中串联电抗器后电容器的运行电压、运行电流以及运行时实际输出容量的变化情况进行分析计算，并给出了一些实用计算数据。

关键词：低压并联无功补偿装置；串联电抗器；实际输出容量引言近年来，各种电力电子设备被广泛应用，其中又以整流设备居多。

我们经常使用的二极管整流电路就是严重的谐波源。

各类办公设备，如电子计算机，打印机等都能造成谐波污染。

这类电气设备的单台容量虽然很小，但是数量却极多，所以造成的谐波污染的问题也日益突出。

在低压无功补偿装置上，由于谐波的放大，就有可能使并联电容器产生谐振事故，所以，对低压电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是非常有必要的。

一、电力系统谐波分析电力系统中所产生的谐波是由于非线性负载的存在而导致的。

当对非线性负载施加电流时，由于与所加的电压呈非线性关系，就会导致形成非正弦电流，电路中就会有谐波产生。

谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。

非线性负载包括有各种整流装置，电泳整流设备，EPS，UPS等等。

目前，办公类电子设备种类繁多，在其内部存在着开关电源及整流装置，所以这类设备中也包含有各次谐波。

二、谐波对电力电容器危害谐波对低压无功补偿装置的危害主要体现在以下几个方面：1）放大电容器损耗。

谐波电流会在电容器中产生附加的功率损耗。

2）增加无功输出容量。

谐波会使电容器不但发出基波无功功率，也会发出谐波无功功率。

3）引发谐波过电压或过电流。

高次谐波可能使系统与电容器间产生串联谐振或并联谐振，从而时电容器产生过电压或过电流事故。

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以下是电力补偿系统中补偿柜最常用的低压和高压电抗器产品的简单介绍；如需详细资料敬请联系我们。

串联电抗器的作用：接入串联电抗器，电容器电压升高系数-K=1d1如K=6%1.0610.061≈-d=即运行电压升高6%，工作电流也随之大约6%。

运行经验认为，装有串联电抗器的电容器容量占2/3及以上时，则不会产生谐波谐振，能有效地吸收电网谐波，改善系统的电压波形，提高系统的功率因数，并能有效地抑制合闸涌流及操作过电压，有效地保护了电容器。

串联电抗器结构特点：1.该电抗器分为三相和单相两种，均为铁心干式。

2.铁芯采用优质低损耗进口冷轧取向硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，以保证电抗气隙在运行过程中不发生变化。

3.线圈采用H级或C级漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，具有极佳的美感且有较好的散热性能。

4.电抗器的线圈和铁芯组装成一体后经过预烘→真空浸漆→热烘固化这一工艺流程，采用H级浸渍漆，使电抗器的线圈和铁芯牢固地结合在一起，不但大大减小了运行时的噪音，而且具有极高的耐热等级，可确保电抗器在高温下亦能安全地无噪音地运行。

5.电抗器芯柱部分紧固件采用无磁性材料，确保电抗器具有较高的品质因数和较低的温升，确保具有较好的滤波效果。

6.外露部件均采取了防腐蚀处理，引出端子采用冷压铜管端子。

7.该电抗器与国内同类产品相比具有体积小、重量轻、外观美等优点，可与国外知名品牌相媲美。

串联电抗器使用环境条件：1.海拔高度不超过2000米。

2.运行环境温度-25℃～+45℃，相对湿度不超过90%。

并联电抗器：发电机满负载试验用的电抗器是并联电抗器的雏型。

铁心式电抗器由于分段铁心之间存在着交变磁场的吸引力，因此噪音一般要比同容量变压器高出10dB左右。

并联电抗器里面通过的交流，并联电抗器的作用是补偿系统的容抗。

通常与晶闸管串联，可连续调节电抗电流。

串联电抗器：里面通过的是交流，串联电抗器的作用是与补偿电容器串联，对稳态性谐波（5、7、11、13次）构成串联谐振。

通常有5~6%电抗器，属于高感值电抗器。

调谐电抗器：里面通过的是交流电，串联电抗器的作用是与电容器串联，对规定的n次谐波分量构成串联谐振，从而吸收该谐波分量，通常n=5、7、11、13、19。

输出电抗器：它的作用是限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在54OV/us以内，一般功率为4-90KW变频器与电机间的电缆长度超过50m时，应设置输出电抗器，它还用于钝化变频器输出电压(开关的陡度)，减少对逆变器中的元件(如IGBT)的扰动和冲击。

输出电抗器的使用说明：为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆，增加电缆的绝缘强度，尽量选用非屏蔽电缆。

输出电抗器的特点：1、适用于无功补偿和谐波的治理；2、输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，抑制输出谐波电流；3、有效地保护变频器和改善功率因数，能阻止来自电网的干扰，减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。

输入电抗器：它的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降；抑制谐波以及并联变流器组的解耦；限制电网电压的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击。

当电网短路容量与变流器变频器容量比大于33:1时，输入电抗器的相对电压降，对单象限工作为2%，四象限为4%。

当电网短路电压大于6%时，允许输入电抗器运行。

对于12脉动整流单元，至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器。

输入电抗器主要应用于工业/工厂自动化控制系统中，安装在变频器、调速器与电网电源输入电抗器之间，用于抑制变频器、调速器等产生的浪涌电压和电流，最大限度的衰减系统中的高次谐波及畸变谐波。