(完整版)串联电抗器电抗率的选择

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。

如何正确选用电抗器在高压补偿装置中一般都装设有串联电抗器，它的作用主要有两点：一是限制合闸涌流，使其不超过额定电流的20倍；二是抑制供电系统的高次谐波，用来保护电容器。

因此电抗器在补偿装置中的作用非常重要。

只有科学、合理的选用电抗器才能确保补偿装置的安全运行。

对于电抗器的选用主要有三方面的内容：电抗器的电抗率K值的选取和电抗器结构（空芯、铁芯）以及电抗器的安装位置（电源侧、中性点侧）。

一、电抗器的电抗率K值的确定：1、如在系统中谐波含量很少而仅考虑限制合闸涌流时，则选K=（0.5~1）%即可满足标准要求。

但这种电抗器对5次谐波电流放大严重，对3次谐波放大轻微。

2、如在系统中存在的谐波不可忽视时，应查明供电系统的背景谐波含量，然后再合理确定K值。

为了达到抑制谐波的目的，电抗率的配置应使用电容器接入处综合谐波阻抗呈感性。

当系统中电网背景谐波为5次及以上时，这时应配置电抗率为（4.5~6）%。

电网的一般情况是：5次谐波最大，7次次之，3次较小。

因此在工程中，选用K=4.5%~6%的电抗器较多，国际上也通常采用。

配置6%的电抗器抑制5次谐波效果好，但有明显的放大3次谐波作用。

它的谐振点（204HZ）远离5次谐波的频率（250HZ），裕量较大。

配置4.5%的电抗器对3次谐波放大轻微，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，在这种情况下是适宜的。

但它的谐振点（235HZ）与5次谐波的频率间距较小。

当系统中背景谐波为3次及以上时，应配置电抗率为12%的电抗器。

由于近年来不3次谐波源的电气设备不断增多，使系统中的3次谐波不断的增大，尤其是冶金行业这个现象不能忽视。

总之配置电抗器的原则是：一定要根据系统背景谐波含量来综合考虑而确定。

二、电抗器的结构选择：电抗器的结构形式主要有空芯和铁芯两种结构。

铁芯结构的电抗器主要优点是：损耗小，电磁兼容性叫好，体积小。

缺点是：有噪音并在事故电流较大时铁芯饱和失去了限流能力。

将 在 较 大的 高 次谐 波 电流 下过 早 地损 坏 串联 合 适 的 电 抗 器 ， 不仅 可 以 阻止谐 波放 大 的危 险 ， 且 具 有 一 定滤 波 效 果 。 它 而
［ 关键词 ］ 谐波 电容 器 电抗器 电抗率
１引 言 ．
流人供 电系统的谐 波电流 Ｉ ： 为
这就是并联 电容器装置设计规范所给 出的校验避开并联谐振的电 容器组容量 ， 设计 在确定电容器组分组容量 时 ， 应根据系统背景谐波 ， 对分组电容器按各种容量组合运行时 ， 尽量避开谐振容量进行校验 ， 不 得 发 生谐 波 的严 重 放 大 和 谐振 。 由串联 电抗器和并联电容器组构成的 串联回路对于 ｎ次谐波发生 串联谐振 的条件是 ：ｘ＿ ｘ ｎ 这时串联电抗器和并联电抗器组构成的 －
Ｐ ｌｎ Ｑ／ｄ ＞ ／２ ｃ Ｓ （－ ） ３ ６
（— ） ３ ５
￣ ｘ
ｘ
－ ＝ １
从式 ２ １２ ２可以看出 ， － ，－ 进入电容器回路的谐 波电流 Ｉ 和流人 系 统 的谐 波 电流 Ｉ 大 于 谐 波 中 流 Ｉ 就 是 电容 器 对 谐 波 的放 大 现 象 。 均 这 较大的 Ｉ 使用电容器过负荷。最 为严重 的情 况是 ：Ｘ＝ ｘ 时 ， ｎ 系统 等值阻抗 ｎ ｘ 和电容 器组 回路容抗 ｎ ｘ ｘ 构成谐振 条件电路 即发
∑ ＝ Ｉ ＩＶＩ Ｌ ＋
其电容器过负荷倍数为 ：
（－） ２９
（ － ｏ ２ ｌ）
３串联 电抗 器 电抗 率 分 析 ．
３１电抗器 电抗率选择 ． 南等值阻抗 图及推理可得出 ， 发生并联谐振的条件是 ： ｆ简单系统图 ａ ）
ｎ ｓｎ ｌ 【 Ｘ ＋ Ｘ『Ｘ／ ＿ ｎ （— ） ３ １

无功补偿电抗率选7%还是14%，电抗率是越高越好么？1引言并联电容补偿装置由于容量组合灵活、安装维护简便、投资省等原因而广泛应用于电力系统。

作为无功电力的主要电源，对于电力系统调相调压、稳定运行、改善电能质量和降损节能具有重要作用。

随着电力事业的迅速发展，电容装置安装投运容量亦迅速增长。

同时随着电力电子技术的广泛应用，带整流器的设备如变频调速装置、UPS电源装置，以及软起动器、新型节能电光源等产生高次谐波电流的电气设备应用越来越多，给电网带来了严重的谐波污染，导致一系列的设备问题。

如电动机振动、发热，变压器产生附加损耗，使容性回路过电流，干扰通讯，电子设备误触发等等。

因此，对谐波的污染须予以重视。

抑制谐波的措施很多，常见技术措施如改变变压器的接线方式；加装滤波装置；加装静态(动态)无功补偿装置；在电容回路加装串联电抗器等等。

目前，国内很多用电单位使用传统的单纯电容器进行无功补偿，其补偿装置的运行受到严重威胁，电力电容器的故障率越来越高。

本文主要探讨给电容器加装串联电抗器以达到抑制谐波的对策，避免电容器与电网产生串联或并联谐振，从而改善系统的功率因数和保证补偿电容器的稳定运行。

2谐波对补偿系统的影响在无功补偿系统中，电网以感抗为主，电容器回路以容抗为主。

在工频条件下，并联电容器的容抗比系统的感抗大很多，补偿电容器对电网发出无功功率，对电网进行无功补偿，提高了系统的功率因数。

在有背景谐波的系统中。

非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，引起电压及电流波形畸变。

影响电力电容器的正常运行。

2.1造成电容器过电流谐波分流原理图如图1所示：图1谐波分流示意图n次谐波下变压器阻抗：X S(n)=2πf(n)L(1)n次谐波下电容器阻抗：X C(n)=1／2πf(n)L(2)存在高次谐波时，由于f(n)的增大，从而导致X S(n)增大及X C(n)减少，从而导致谐波电流大量涌入电容器。

假设电容器工作运行在满载电流，若加上谐波电流后，电容器运行电流大于1.3倍的额定电流，电容器将出现故障。