無功補償中電抗率的選擇1、降低合閘涌流時LC串聯電路中電抗率的選取2、抑制高次諧波時LC串聯電路中電抗率的選取3、串聯電抗器的選取原則4、電容器、電抗器額定電壓額定容量的選取5、計算實例2023/2/3

前言在電力系統中不可避免地存在著大量的無功負荷，這些無功負荷來自電力線路、電力變壓器以及用戶的用電設備。由于電力線路、電力變壓器和用戶的用電設備主要是電感性的元件，其產生的電感性無功功率，不但會造成電能損耗、電壓質量下降，而且還會占用變壓器及線路容量。所以在電力系統中為了降低線路損耗，提高功率因數和電壓質量，通常要在電力系統中并聯連接電容器用以提供電容性無功功率，補償系統無功的不足。并聯電容器裝置就是并聯連接于電力系統中，用于補償系統無功的一種無功補償裝置。其主要設備是電容器(c)和電抗器(L)。電容器主要用來向電力系統提供電容性無功功率，電抗器主要與電容器串聯構成LC串聯電路，用以降低并聯電容器合閘投運過程中的涌流倍數，以及抑制電網電壓波形畸變和控制流過電容器的諧波分量。1、降低合閘涌流時LC串聯電路中電抗率的選取

當電力系統中諧波含量甚少，裝設串聯電抗器的目的僅為限制合閘涌流時，電抗率可選得比較小，可按斷路器等設備所允許的涌流值進行選擇。電容器抗涌流能力在高電壓并聯電容器相關國家標準中有所規定：用不重擊穿的開關投運電容器時可能發生第一個峰值不大于2√2倍施加電壓(方均根值)，持續時間不大于1／2周波的過渡過電壓；相應的過渡過電流的峰值可能達到100In：在這種情況下允許每年操作1000次。電容器投運合閘時產生的合閘涌流一般分兩種情況。第一種是單組電容器投運時的合閘涌流，此時的涌流計算等值電路圖如圖2所示。圖2中，L0表示線路的等效電感，L表示電抗器的電感，C表示電容器的電容，u表示電源上的電壓，Um表示電源電壓幅值，Uc表示電容器上的電壓。ic表示電容器上的電流，DL為斷路器。

2、抑制高次諧波時LC串聯電路中電抗率的選取

在電力系統中，安裝并聯電容器組是為了補償無功功率，提高電壓水平，但同時電容器組會改變系統的頻率特性，當電力系統中存在的諧波不可忽視時，系統就有可能發生諧振。此時可以考慮利用串聯電抗器抑制諧波，此時電抗器配置應使電容器接入系統處綜合諧波阻抗呈感性。當系統中含有諧波分量時，并聯電容器組的等效電路如圖所示：圖（一）圖中：n一諧波次數，即諧波頻率與電網基波頻率之比；Xs一系統等值電抗；XL一電容器串接電抗；Xc一電容器電抗；Ⅰn一諧波源電流Ⅰm一流入系統的諧波電流；Ⅰcn一流入并補支路的諧波電流．

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2023/2/3以Ks=5%、KL=6%為例，此時n1=2.50，n0=3.02，n2=3.43，n0‘=4.08，可見，3次諧波正好落在諧振點附近。若系統中存在3次諧波，必將發生三次諧振；而對于5次、7次及更高次數的諧波，由于滿足n>n0‘的條件，不會發生這些次數的諧波電流放大。為了避免三次諧振，可將電抗率微調，避開諧振點。2023/2/3

2023/2/33、串聯電抗器的參數選取原則

配電網的補償電容器的主要作用是補償基波無功電流，不承擔濾波作用，電容器組只要不出現諧波諧振和諧波嚴重放大，就可以基本保證電能質量及電網的安全運行，而串聯電抗器是抑制諧波電流放大的有效措施，但是由于串聯電抗器其本質上是將系統整個的容性降低，影響到無功補償的效果，所以串聯電抗器的參數應根據實際諧波進行選擇。

串聯電抗器的參數選取原則有以下幾種。

（1）當僅需要限制合閘涌流時，宜選用電抗率為0.1%—1%的電抗器。

（2）當母線短路容量不大于80倍電容器組額定容量時，涌流將不超過10倍電容器額定電流，由于10倍以內的涌流不致對回路設備造成損害，因此可以不裝設限制涌流的串聯電抗器。

（3）根據GB-50027-2008，當并聯電容器裝置接入電網處的背景諧波為5次及以上時，宜取電抗率4.5%—6%的串聯電抗器。當并聯電容器裝置接入電網的背景諧波為3次及以上，宜取電抗率為12%的串聯電抗器，宜可采取4.5%—6%與12%2種電抗率組合。配電網一般考慮5次諧波，因此配電網大多采用串聯4.5%—6%電抗器的電容器組。

（4）當系統中存在變頻器，風機泵房，及各種整流設備時，串聯電抗器的電抗率一般選7%。主要原因是考慮到系統中可能存在的4次諧波。變頻器產生諧波電流的根源在于整流電路。不僅是變頻器產生諧波電流，任何交直流整流電路都會產生諧波電流。整流電路產生的諧波與整流電路的形式有關，可用下式計算：h=np+/-1,

式中：

h=諧波的次數，n=任意整數，p=整流器的脈沖數普通變頻器的輸入電路為3相6脈整流電路，因此產生的諧波以5、7、11、13為主，當變頻器一個脈沖壞了，變壓器仍能運行，此時產生4次、6次諧波，4次諧波對應的諧振頻率為200Hz,7%電抗器對應的諧振

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2023/2/34、電容器、電抗器額定電壓額定容量的選取4.1基本公式

國家標準GB50227-2008【并聯電容器裝置設計規范】對于并聯電容器組有如下規定；“當分組電容器按各種容量組合運行時，不得發生諧振，且變壓器各側母線的任何一次諧波含量不應超過現行的國家標準【電能質量-公用電網諧波】”，同時也規定了電容器分組投切時，所產生的涌流計算公式。

同一電抗率的電容器組單組投入或追加投入時，

其中

2023/2/3接入串聯電抗器后引起的電容器運行電壓升高的計算公式為：

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10kV或20kV配電站補償電容器容量應根據配電容量，負荷性質和容量，通過計算確定，宜按配電變壓器的10%-30%配置。低并聯電容器組的接線方式主要有三角形接線和星形接線。現在國內外低壓并聯電容器組，主要采用三星形接線。

并聯電容器總容量確定以后，通常將電容器分成若干組再進行安裝，分組原則主要是根據電壓波動、負荷變化、電網背景諧波含量及設備技術條件等因素來確定。各分組電容器組投切時，不能發生諧振，同時要防止諧波的嚴重放大。為了避開諧振點，電容器組設計之前，應測量或分析系統主要諧波含量，根據設計確定的電抗率配置，按照諧振容量計算公式計算諧振容量，在設計分組容量時，避開諧振容量；電容器組在各種容量組合投切時，均應