串联电抗器如何选取电抗率

第一章总则第1.0.1条并联电容器用串联电抗器（以下简称电抗器）的设计选择必须执行国家的技术经策，并应根据安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境等，合理地选择其技术参数，做到安全可靠、经济合理。

第1.0.2条本标准适用于变电所和配电所中新建或扩建的6～63KV并联电容器装置中电抗器的设计选择。

第1.0.3条本标准所指电抗器是串联于高压并联电容器回路中的电抗器，该电抗器用于限制合闸涌流，减轻电网电压波形畸变和防止发生系统谐波谐振。

第1.0.4条电抗器的设计选择，除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

第二章环境条件第2.0.1条电抗器的基本使用条件：一、安装场所：户外或户内；二、环境温度：－40℃～+40℃；－25℃～+45℃；三、海拔：不超过1000m；四、相对湿度：对于户内电抗器月平均相对湿度不超过90%，日平均不超过95%；五、地震裂度：设计地震基本裂度为8度；即水平加速度0.3g，垂直加速度0.15g；六、户外式最大风速为35m/s；七、电抗器的外绝缘泄漏比距不应小于2.5cm/KV。

对于重污秽地区可以取3.5cm/KV。

第2.0.2条选用电抗器时，应按当地环境条件校核，当环境条件超出其基本使用条件时，应通过技术经济比较分别采取下列措施：一、向制造厂提出补充要求，制造符合当地环境条件的产品；二、在设计中采取相应的防护措施，如采用户内布置、水冲洗、减震装置等。

第三章技术参数选择第一节电抗率的选择第3.1.1条电抗率的选择，应使装置接入处n次谐波电压含量和电容器上n次谐波电压值均不超过有关标准规定的限值。

第3.1.2条当仅需要限制合闸涌流时，宜选用电抗率为4.5%～6%的电抗器。

第3.1.3条为抑制5次及以上谐波电压放大，宜选用电抗率为4.5%～6%的电抗器；抑制3次及以上谐波电压放大，宜选用电抗率为12%～13%的电抗器。

第3.1.4条在电力系统谐波电压较大时，应由非线性用电设备所属单位负责采取限制谐波的措施，在采用交流滤波电容器装置时，电抗器应按滤波电抗器的要求选择。

无功补偿电容器串联电抗器的选用在高压无功补偿装置中，一般都装有串联电抗器，它的作用主要有两点：1）限制合闸涌流，使其不超过20倍；2）抑制供电系统的高次谐波，用来保护电容器。

因此，电抗器在无功补偿装置中的作用非常重要。

然而，串抗与电容器不能随意组合，若不考虑电容装置接入处电网的实际情况，采用“一刀切”的配置方式（如电容器一律配用电抗率为5％～6％的串抗），往往适得其反，招致某次谐波的严重放大甚至发生谐振，危及装置与系统的安全。

由于电力谐波存在的普遍性，复杂性和随机性，以及电容装置所在电网结构与特性的差异，使得电容装置的谐波响应及其串抗电抗率的选择成为疑难的问题，也是人们着力研究的课题。

电容器组投入串抗后改变了电路的特性，串抗既有其抑制涌流和谐波的优点，又有其额外增加的电能损耗和建设投资与运行费用的缺点。

所以对于新扩建的电容装置，或者已经投运的电容装置中的串抗选用方案，进行技术经济比较是很有必要的。

虽然现有的成果尚不足为电容装置工程设计中串抗的选用作出量化的规定，但是随着研究工作的深入，实际运行经验的积累，业已提出许多为人共识的见解，或行之有效的措施，或可供借鉴的教训。

下面总结电容器串联电抗器时，电抗率选择的一般规律。

1. 电网谐波中以3次为主根据《并联电容器装置设计规范》，当电网谐波以3次及以上为主时，一般为12%；也可根据实际情况采用4.5%~6%与12%两种电抗器：（1）3次谐波含量较小，可选择0.5%~1%的串联电抗器，但应验算电容器投入后3次谐波放大量是否超过或接近限值，并有一定裕度。

（2）3次谐波含量较大，已经超过或接近限值，可以选用12%或4.5%~6%串联电抗器混合装设。

2. 电网谐波中以3、5次为主（1）3次谐波含量较小，5次谐波含量较大，选择4.5%~6%的串联电抗器，尽量不使用0.1%~1%的串联电抗器；（2）3次谐波含量略大，5次谐波含量较小，选择0.1%~1%的串联电抗器，但应验算电容器投入后3次谐波放大是否超过或接近限值，并有一定裕度。

串联电抗器的作用是什么？如何选用？设计中需要注意哪些问题呢？当配电系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流大，使电容器负荷而严重影响其使用寿命，另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感抗相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而损坏。

因此，在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。

下面我们一起来详解了解一下谐波对低压并联电容器装置的危害、采用串联电抗器抑制谐波的作用、串联电抗器的选用方法以及设计中应注意的一些问题。

（1）谐波的产生原因在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。

当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。

由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电气设计在线教学狄老师，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。

对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。

（2）谐波的危害谐波的危害主要有以下几个方面：①使发电机的输出功率降低；②使变压器产生附加损耗，引起过热，加速绝缘介质老化，导致绝缘损坏；③使接入交流系统的电容器过载；④引起电器的附加发热；⑤使感应电动机转速发生周期性变动，并引起附加损耗，产生附加的谐波转矩，产生机械振动和噪声；⑥加速电缆老化，缩短电缆寿命；⑦对弱电系统产生干扰，影响计算机、通信设备等的正常运行，造成继电保护误动作等等。

（3）串联电抗器的选择分析1）串联电抗器额定端电压串联电抗器的额定端电压与串联电抗率、电容器的额定电压有关。

该额定端电压等于电容器的额定电压乘以电抗率。

（一相中仅一个串联段时）2）串联电抗器额定容量串联电抗器额定容量等于电容器的额定容量乘以电抗率（单相和三相均可按此简便计算）。

由此可见，串联电抗器额定端电压、额定容量均与电容器的额定电压、额定容量及电抗率有关。

中国工程建设标准化协会标准并联电容器用串联电抗器设计选择标准CECS32∶91主编单位：能源部西南电力设计院河北省电力工业局批准单位：中国工程建设标准化协会批准日期：1991年12月27日第一章 总则第1.0.1条 并联电容器用串联电抗器（以下简称电抗器）的设计选择必须执行国家的技术经济政策，并应根据安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境等，合理地选择其技术参数，做到安全可靠、经济合沥。

第1.0.2条 本标准适用于变电所和配电所中新建或扩建的6～63KV并联电容器装置中电抗器的设计选择。

第1.0.3条 本标准所指电抗器是串联于高压并联电容器回路中的电抗器，该电抗器用于限制合闸涌流，减轻电网电压波形畸变和防止发生系统谐波谐振。

第1.0.4条 电抗器的设计选择，除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

第二章 环境条件第2.0.1条 电抗器的基本使用条件：一、安装场所：户外或户内；二、环境温度：－40℃～+40℃；－25℃～+45℃；三、海拔：不超过1000m；四、相对湿度：对于户内电抗器月平均相对湿度不超过90%，日平均不超过95%；五、地震裂度：设计地震基本裂度为8度；即水平加速度0.3g，垂直加速度0.15g；六、户外式最大风速为35m/s；七、电抗器的外绝缘泄漏比距不应小于2.5cm/KV。

对于重污秽地区可以取3.5cm/KV。

第2.0.2条 选用电抗器时，应按当地环境条件校核，当环境条件超出其基本使用条件时，应通过技术经济比较分别采取下列措施：一、向制造厂提出补充要求，制造符合当地环境条件的产品；二、在设计中采取相应的防护措施，如采用户内布置、水冲洗、减震装置等。

第三章 技术参数选择第一节 电抗率的选择第3.1.1条 电抗率的选择，应使装置接入处n次谐波电压含量和电容器上n次谐波电压值均不超过有关标准规定的限值。

第3.1.2条 当仅需要限制合闸涌流时，宜选用电抗率为4.5%～6%的电抗器。

电抗率简介
串联电抗器的电抗值与电容器组的容抗值之比就是该组电容器装置的电抗率。

按意思，电抗率=Xl/Xc。

举例:一个变电所安装工程实际情况确实这样的：电抗器：一组容量为144kvar，电抗值为1.4欧姆；另一组容量为288kvar，电抗值为3.2欧姆。

电容器：总共18只，单只容量为400kvar，总容量为7200kvar,单只电容为32uF.根据电容器整套装置的说明书，电抗率是按照6%配置的，电抗值与容抗值之比并不等于6%，而电抗器总容量与电容器总容量之比=（144+288）/7200=6%.
电抗是根据你需要补偿的容量和系统里有几次谐波决定的，一般情况，有3次5次7次谐波，3次谐波选择14%电抗率，5次7次选择6%或者7%电抗率,补充：关键计算出自己系统的谐波次数。

告诉你个计算电抗器虑频率的公式：根号(100/x) 在乘基波频率50HZ 。

X就是电抗率。

一般来说14% 的电抗率能够滤除133.6频率以上的电压。

电抗是根据你需要补偿的容量和系统里有几次谐波决定的，一般情况，有3次5次7次谐波，3次谐波选择14%电抗率，5次7次选择6%或者7%电抗率谐波是指高于基波频率50HZ的高次谐波.
比如3次，5次谐波就表示其电压电流波形的频率为150HZ,250HZ。

一般情况下，系统背景谐波以5次为主的话，配4.5%到06%的电抗，以3次为主的话，配12%或13%的电抗。

如果只是抑制高次谐波，配1%的电抗即可。

串联电抗器的作用及电抗率的选择1 前言随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，如低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置，特别是静止变流器的采用，由于它是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，从而引起电网的谐波“污染”。

产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲击性、波动性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，它们在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。

这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，形成了对电网的“公害”。

电能质量的综合治理应遵循谁污染谁治理，多层治理、分级协调的原则。

在地区的配电和变电系统中，选择主要电能质量污染源和对电能质量敏感的负荷中心设立电能质量控制枢纽点，在这些点进行在线电能质量监测、采取相应的电能质量改善措施显得格外重要。

在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前，如果不采取必要的措施，将会产生一定的谐波放大。

在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。

串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流[1]，防止谐波对电容器造成危害，避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和谐振发生。

但是串联电抗器绝不能与电容器组任意组合，更不能不考虑电容器组接入母线处的谐波背景。

文章着重就串联电抗器抑制谐波的作用展开分析，并提出电抗率的选择方法。

2 电抗器选择不当的后果2.1 基本情况介绍某110kV 变电所新装两组容量2400kvar 的电容器组，由生产厂家提供成套无功补偿装置，其中配置了电抗率为6%的串联电抗器，容量为144kvar。

电容器组投入运行之后，经过实测发现，该110kV 变电所的10kV 母线的电压总畸变率达到4.33%，超过公用电网谐波电压（相电压）4%的限值[2]，其中 3 次谐波的畸变率达到 3.77%，超过公用电网谐波电压（相电压）3.2%的限值[2]。

电容器串联电抗率的选择中国航空工业规划设计研究院刘屏周抑制谐波采用无源滤波器，或为了降低供电设备容量，减少供电电压偏差，采用并联电容器提高负载的功率因数。

在电容器回路中串联适当电抗率的电抗器，防止谐波电流被放大，保护电容器过负荷。

若电容器回路中串联电抗器的电抗率不适当，发生电容器回路的串联谐振或电容器回路与电源系统的并联谐振，影响系统的安全运行。

以下提出电容器回路中串联电抗器的电抗率计算方法，仅供参考。

串联电抗器的电容器回路与谐波源并联主电路如图1所示。

图1的等值电路如图2所示。

根据图2谐波电流分流的等值电路，谐波电流I n流入供电系统电流I sn和电容器支路电流I cn 计算公式如下：图1 谐波源、串联电抗器的电容器主电路图2 计算谐波电流分流的等值电路nC1L1S11L1snInXnnnXnI）（-+-=XXX C（1）nC1L1S1S1cnInXnnnI）（-+=XXX（2）式中I sn-谐波电流流入供电系统电流；I cn-谐波电流流入电容器支路电流；I n-谐波电流；X S1-供电系统基波电抗；X C1-电容器基波容抗；X L1-电抗器基波电抗；n-谐波次数。

设S11L1nnXnXX C-=β，β称谐波电流的分流系数。

上述（1）、（2）式改为如下：nsnI1Iββ+=（3）n cn I 11I β+=（4） n sn I I 、ncn I I与β的关系曲线如图3所示。

图3n sn I I 、ncn I I与β的关系曲线 电容器支路与供电系统并联谐振发生在β=-1处，谐振谐波次数S1L1C10X X X +=n ，电容器支路串联电抗器的电感越大，谐振谐波次数越低。

当β=-2时，谐波次数S1L1C11X 2X X +=n ，2I I n sn =，1I I n cn =；当β=-0.5时，谐波次数S1L1C12X 5.0X X +=n ，1I I n sn =，2I I n cn =。

谐波源的谐波次数n ，在n 1与n 2范围内，即n 1≤n ≤n 2，同时有1I I n sn ≥和1I Incn ≥，谐波电流被放大。

⏹使用串联电抗的无功补偿电容组来滤除谐波
⏹串联电抗器是抑制谐波电流放大的有效措施，其参数应根据实
际存在谐波进行选择。

并联电容器之所以能够引起谐波放大，是因为电容器回路在谐波频率范围内呈现出容性，若在电容器回路中串接电抗器，通过选择电抗值使电容器回路在最低次谐波频率下呈现出感性，就可消除谐波放大。

为此，串联电抗器的电抗值应满足，即。

⏹目前，国内并联电容器配置的电抗器的电抗率主要有以下4种
类型：小于0.5%、4.5%、6%和12% 。

配置小于0.5%电抗率的电抗器的主要目的是限制电容器的合闸涌流；当采用基波感抗为容抗的4.5%或6%的串联电抗器时，可抑制5次以上的谐波电流；当采用基波感抗为容抗的12%的串联电抗器时，可抑制3次以上的谐波电流。

配电网一般考虑3、5次谐波，因此配电网大多采用串联4.5～6％电抗器的电容器组。