許多企業(yè)采用電容器串接電抗器的無功補償方式來回避諧波，但是由于不清楚電抗值的計算方法，不僅達不到理想補償效果，反而造成了諧波放大。一些企業(yè)選用了無源濾波器，但由于沒有對電網(wǎng)參數(shù)精確測算，投入運行后不能正常運行。由于電抗器高次諧波電流含量與電網(wǎng)諧波源狀況、阻抗參數(shù)和電容器裝置回路阻抗參數(shù)有關(guān)，因此在實際應(yīng)用中電抗率的取值是不同的。串聯(lián)電抗器絕不能與電容器組任意組合，更不能不考慮電容器組接入母線處的諧波背景。文章著重就串聯(lián)電抗器抑制諧波的作用展開分析，并提出電抗率的選擇方法。

三、電抗對諧波的抑制作用

一般情況下，作為諧波源負載的無功補償裝置對諧波呈容性時必然引起諧波放大，必須用帶消諧的無功補償裝置。

L-C濾波器的諧振頻率為fn，在工頻狀態(tài)下，濾波器呈容性，無功補償裝置用于補償電網(wǎng)系統(tǒng)的感性無功功率。而對頻率為f的諧波有以下兩種情況：

當(dāng)f>fn時，濾波器呈感性，該濾波器對頻率為f的諧波起濾波作用。濾波效果取決于f和fn的接近程度，如果f=fn濾波器呈很小的阻抗，幾乎所有的諧波量都被濾波器吸收，而不流入電網(wǎng)。

四、電抗率的選擇

眾所周之，電網(wǎng)電壓流入電抗器后，對基波不會有大的影響，但對諧波來說卻有較大的影響。這些非正弦波形可以用數(shù)學(xué)分析的方法分解成工頻的基波和各種倍數(shù)頻率的諧波。但對電容器來講，一般不存在偶次倍數(shù)的諧波。因此主要考慮3、5、7、9、11、13等次諧波的影響。在這些高次諧波中以5次諧波最為顯著。

設(shè)En為n次諧波源電動勢;XB、XL分別為變壓器、電抗器的等值感抗;XC為電容器組的等值容抗;n為諧波次數(shù);In為n次諧波總電流。

顯然，In=En/nXB+(nXL-XC/n) (1)

對于一般電路來說，起主要作用的是3、5、7、11 等次諧波。在式(1)中，若使nXL-XC/n=0，

則當(dāng)n=3時，XL=0.11XC

則當(dāng)n=5時，XL=0.04XC

則當(dāng)n=5時，XL=0.02XC

從式(1)可以看出，當(dāng)nXL-XC/n>0即電容器組回路呈感性時，可使諧波電流減小，因此抑制諧波電流的電抗值應(yīng)滿足nXL-XC/n>0的條件，又考慮到電抗值應(yīng)有一定余量，工程上常取可靠系數(shù)為1.5，因此串聯(lián)電抗器的電抗值應(yīng)按下式選取：

XL=aXC (2)

如限制5次諧波電流，則應(yīng)取：

XL=1.5(0.04XC)=0.06XC

則：XL/XC=0.06

式中0.06為限制5次諧波電流時，電抗器工頻額定電抗XL與電容器工頻額定容抗XC的比值，稱為電抗率，用字母K表示。

即：K= XL/XC (3)

在5次諧波時，由式(3)可知，電抗率K=6%時，才能補償支路的5次以上諧波電抗呈感性，才能有效地抑制高次諧波，并將合閘涌流限制在5倍額定電流左右。

綜上所述，對于額定頻率為50Hz和60Hz的電力系統(tǒng)中，無功補償裝置在不同場合的電抗率選擇如下：

XL=0.1%～1%·XC — 不考慮諧波影響，僅需抑制合閘涌流;

XL=4.5%～6%·XC — 限制5次以上高次諧波的影響;

XL=12%～13%·XC — 限制3次以上高次諧波的影響。

五、電抗率選擇的一般規(guī)律

(1)電容器裝置接入處的背景諧波為3次

1)3次諧波含量較小，可選擇0.1%～1%的串聯(lián)電抗器，但應(yīng)驗算電容器裝置投入后3次諧波放大是否超過或接近國標(biāo)限值，并且有一定的裕度;

2)3次諧波含量較大，已經(jīng)超過或接近國標(biāo)限值，選擇12%或12%與4.5%～6%的串聯(lián)電抗器混合裝設(shè)。

(2)電容器裝置接入處的背景諧波為3次、5次

1)3次諧波含量很小， 5次諧波含量較大(包括已經(jīng)超過或接近國標(biāo)限值)，選擇4.5%～6%的串聯(lián)電抗器，忌用0.1%～1%的串聯(lián)電抗器;

2)3次諧波含量略大， 5次諧波含量較小，選擇0.1%～1%的串聯(lián)電抗器，但應(yīng)驗算電容器裝置投入后3次諧波放大是否超過或接近國標(biāo)限值，并且有一定的裕度;

3)3次諧波含量較大，已經(jīng)超過或接近國標(biāo)限值，選擇12%或12%與4.5%～6%的串聯(lián)電抗器混合裝設(shè)。

(3)電容器裝置接入處的背景諧波為5次及以上

1)5次諧波含量較小，應(yīng)選擇4.5%～6%的串聯(lián)電抗器;

2)5次諧波含量較大，應(yīng)選擇4.5%的串聯(lián)電抗器;

(4)對于采用0.1%～1%的串聯(lián)電抗器，要防止對5次、7次諧波的嚴(yán)重放大或諧振;對于采用4.5%～6%的串聯(lián)電抗器，要防止對3次諧波的嚴(yán)重放大或諧振。

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