電能質量：無功補償串聯電抗器的作用

   日期：2022-01-10

在無功補償裝置中，一般都裝有串聯電抗器，它的作用主要有兩點：限制合閘涌流，使其不超過電容器組額定電流的20倍;抑制供電系統的高次諧波，用來保護電容器。因此，電抗器在無功補償裝置中的作用至關重要。

在無功補償設計與安裝過程中，串聯電抗器與補償電容器不能隨意組合，若不考慮電容裝置接入處電網的實際情況，采用"一刀切"的配置方式(如電容器一律配用電抗率為5%～6%的串抗)，往往適得其反，招致某次諧波的嚴重放大甚至發生諧振，危及裝置與系統的安全。由于電力諧波存在的普遍性、復雜性和隨機性，以及電容裝置所在電網結構與特性的差異，使得電容裝置的諧波響應及其串抗電抗率的選擇成為疑難的問題，也是人們著力研究的課題。電容器組投入串抗后，電路的特性發生改變，串抗既有其抑制涌流和諧波的優點，又有其額外增加的電能損耗和建設投資與運行費用的缺點。所以對于新擴建的電容裝置，或者已經投運的電容裝置中的串抗選用方案，進行技術經濟比較是很有必要的。雖然現有的成果尚不足為電容裝置工程設計中串抗的選用作出量化的規定，但是隨著研究工作的深入，實際運行經驗的積累，已提出許多為人共識的見解，或行之有效的措施，或可供借鑒的教訓。

下面總結電容器串聯電抗器時，電抗率選擇的一般規律。

1. 電網諧波中以3次為主

根據《并聯電容器裝置設計規范》，當電網諧波以3次及以上為主時，一般為12%;也可根據實際情況采用4.5%~6%與12%兩種電抗器：

（1） 3次諧波含量較小，可選擇0.5%~1%的串聯電抗器，但應驗算電容器投入后3次諧波放大量是否超過或接近限值，并有一定裕度。

（2） 3次諧波含量較大，已經超過或接近限值，可以選用12%或4.5%~6%串聯電抗器混合裝設。

2. 電網諧波中以3、5次為主

（1） 3次諧波含量較小，5次諧波含量較大，選擇4.5%~6%的串聯電抗器，盡量不使用0.1%~1%的串聯電抗器;

（2） 3次諧波含量略大，5次諧波含量較小，選擇0.1%~1%的串聯電抗器，但應驗算電容器投入后3次諧波放大是否超過或接近限值，并有一定裕度。

3. 電網諧波以5次及以上為主

（1） 5次諧波含量較小，應選擇4.5%~6%的串聯電抗器;

（2） 5次諧波含量較大，應選擇4.5%的串聯電抗器。對于采用0.1%~1%的串兩電抗器，要防止對5次、7次諧波的嚴重放大伙諧振。對于采用4.5 %~6%的串聯電抗器，要防止懟次諧波的嚴重放大或諧振。當系統中無諧波源時，為防止電容器組投切時產生的過電壓和對電容器組正常運行時的靜態過電壓、無功過補時電容器端的電壓升高的情況分析計算，可選用0.5%~1%的電抗器。

根據以上的選擇原則，對無功補償裝置中的串聯電抗器有以下建議：

1. 新建變電所的電容器裝置中串聯電抗器的選擇必須慎重，不能與電容器任意組合，必須考慮電容器裝置接入處的諧波背景。

2. 對于已經投運的電容器裝置，其串聯電抗器選擇是否合理須進一步驗算，并組織現場實測，了解電網諧波背景的變化。對于電抗率選擇合理的電容器裝置不得隨意增大或減小電容器組的容量。

3. 電容器組容量變化很大時，可選用于電容器同步調整分接頭的電抗器或選擇電抗器混合裝設。通過對電容器組正常運行時的靜態過電壓情況和無功過補時電容器端的電壓升高的分析計算，選用0.5%~1%的電抗器，防止電容器組投切時產生的過電壓。

 

以下對串聯不同電抗率的無功補償對于供電系統的的影響舉例：

額定電壓：0.4kV 短路容量：10MVA 補償容量：0~300kVar 電抗率：0、7%、14%