如何正確選擇串聯(lián)電抗器
串聯(lián)電抗器的應(yīng)用越來(lái)越廣，但是由于整流電源被使用在各種不同的電氣環(huán)境，若不采取恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，就會(huì)影響整流電源及負(fù)載運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)踐證明，串聯(lián)電抗器適當(dāng)選配電抗器與整流電源配套使用，可以有效地防止因操作交流進(jìn)線開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生的過(guò)電壓和浪涌電流對(duì)它的沖擊，降低電流脈動(dòng)系數(shù)，確保電流連續(xù)，串聯(lián)電抗器防止整流電源產(chǎn)生環(huán)流，同時(shí)亦可以減少整流電源產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，并可提高整流電源的功率因數(shù)。因此探討與整流電源配套用如何正確選擇串聯(lián)電抗器是十分必要的。
串聯(lián)電抗器在低壓配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的負(fù)荷容量與變壓器容量之比大于15%，無(wú)功補(bǔ)償電容回路就要一定電抗率的電抗器，大多數(shù)諧波源負(fù)荷，一般是6脈整流，主要為5、7、11、13 次諧波，選擇電抗率為4.5%—7%，若選擇電抗率為6%的電抗器，諧振頻率為204Hz，抑制5次諧波效果好，但對(duì)3次諧波放大也比較明顯，若選擇電抗率為4.5%的電抗器，諧振頻率為235 Hz，抑制5次諧波效果好，但對(duì)3次諧波有輕微放大，即抑制5次以上的諧波又兼顧減小對(duì)3次諧波的放大，因此這種選擇也是較適宜的。在低壓配電系統(tǒng)中，若三次諧波為主，選用電抗率為12%—14%的電抗器，諧振頻率為141～134Hz。
低壓配電系統(tǒng)中串聯(lián)電抗器的電抗器率呢？產(chǎn)生諧波的負(fù)荷容量SH 與變壓器容量ST 之比低于15%，系統(tǒng)諧波很小，只是限制合閘涌流時(shí)，則選擇p=0.5%～1%即可滿足要求。
1、選擇口碑良好的電抗器
選購(gòu)串聯(lián)電抗器的時(shí)候不能光靠閱讀產(chǎn)品使用手冊(cè)，抑或是單方面憑借產(chǎn)品供應(yīng)商的說(shuō)辭講解來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了解。這些做法都不具有代表性，因此客戶在選擇的時(shí)候應(yīng)該綜合考慮串聯(lián)電抗器哪家口碑好，根據(jù)大家的反饋來(lái)選擇可以保證電抗器的功能性。
2、選擇檢驗(yàn)合格的電抗器
查看來(lái)自第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的串聯(lián)電抗器試驗(yàn)報(bào)告的文件，不失為一個(gè)好的選擇條件。因此我們應(yīng)該檢查基于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的第三方檢測(cè)報(bào)告，第三的報(bào)告不僅可以證明電抗器產(chǎn)品經(jīng)過(guò)權(quán)威認(rèn)證，同時(shí)也是我們這些外行人鑒別產(chǎn)品質(zhì)量安全是否過(guò)關(guān)的方式。
3、選擇有3C證書(shū)的電抗器
正規(guī)安全的串聯(lián)電抗器產(chǎn)品都會(huì)有著一套嚴(yán)格且標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流程管理，這樣的電抗器產(chǎn)品才能達(dá)到生產(chǎn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。所以我們要選擇達(dá)到生產(chǎn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的串聯(lián)電抗器來(lái)保證質(zhì)量，比較直接的方法就可以通過(guò)查看其是否具備3C證書(shū)即可。3C證書(shū)的取得不僅僅需要電抗器達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，還需要查看貨物的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)整體的完備程度，以及驗(yàn)證環(huán)節(jié)的完善程度。如果該串聯(lián)電抗器廠家擁有3C證書(shū)，那么說(shuō)明其生產(chǎn)的產(chǎn)品在質(zhì)量上過(guò)關(guān)。
所以各位在選擇更實(shí)惠的串聯(lián)電抗器時(shí)，不妨使用以上提到的三個(gè)選擇條件來(lái)進(jìn)行篩選。通過(guò)了解串聯(lián)電抗器的口碑以及其是否通過(guò)第三方檢測(cè)合格，并且還要進(jìn)行3C證書(shū)的查看。通過(guò)這些條件后再進(jìn)行串聯(lián)電抗器價(jià)格的比較，才能購(gòu)買到稱心如意的電抗器產(chǎn)品。
串聯(lián)電抗器的應(yīng)用與選擇
并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)改善功率因素和跳崖的有效措施。然而電力系統(tǒng)中大量非線性負(fù)載的投運(yùn)，特別是以晶閘管作為換流元件的電力半導(dǎo)體器件，由于它以開(kāi)關(guān)方式工作，將會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形的畸變，產(chǎn)生大量高次諧波。而電容器對(duì)高次諧波反應(yīng)比較敏感，會(huì)對(duì)諧波電劉起到放大作用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生諧振，造成電容器自身的損壞或無(wú)法工作，還危及附近其他電器設(shè)備的安全。
在具有高次諧波背景中裝設(shè)補(bǔ)償電容器，一般采用在電容器回路中串聯(lián)電抗器的措施，這既不影響電容器的無(wú)功補(bǔ)償作用，又能抑制高次諧波。但串聯(lián)電抗器必須考慮電容器接入處電網(wǎng)的諧波背景，絕不可任意組合。只有合理選擇串聯(lián)電抗器的電抗率，使之與電容器進(jìn)行合理匹配，才能有效地起到抑制諧波的作用，并有限制合閘涌流的效果。
1、抑制高次諧波
當(dāng)無(wú)功補(bǔ)償電容器接入電網(wǎng)存在有高次諧波時(shí)，電容器對(duì)n次諧波的容抗降為xc/n，系統(tǒng)電感對(duì)n次諧波的感抗升高為nxL。在電網(wǎng)存在有n次諧波電流時(shí)，如果符合nxL=xc/n的條件，則將產(chǎn)生n次諧波的諧振現(xiàn)象。其n次諧波電流與基波電流迭加后，使流過(guò)電容器的電流驟增，此時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電流必將危及電容器自身安全或無(wú)法工作。同時(shí)諧波電流在系統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生的諧波電壓與源電壓迭加后產(chǎn)生過(guò)電壓，此過(guò)電壓也會(huì)威脅到電容器的安全運(yùn)行。
采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償而構(gòu)成的電路中，若電容器支路與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，此時(shí)諧振點(diǎn)的諧振次數(shù)為：
n0=√xc/（xL+xs）
式中 xs———系統(tǒng)等值基波短路電抗；
xL———電抗器基波電抗；
xc———電容器基波電抗；
（xL=Axc，A為電抗率）
從上式看出，串入電抗器電感量越大，則諧波次數(shù)n0越低，因而可通過(guò)串入電抗器電感量的大小來(lái)控制并聯(lián)諧振點(diǎn)，從而達(dá)到避開(kāi)諧波源中的各次諧波。由此可見(jiàn)，在補(bǔ)償電容器回路中串聯(lián)一定電抗率的電抗器，即能有效地避開(kāi)諧振點(diǎn)。
在電容器接入處電網(wǎng)存在高次諧波時(shí)，當(dāng)諧波次數(shù)大于諧振點(diǎn)的諧波次數(shù)時(shí)，電容器回路阻抗呈感抗，此時(shí)諧波電流全部流入電容器回路中，故而電容器對(duì)諧波電流不起放大作用。但在諧波次數(shù)小于諧振點(diǎn)的諧波次數(shù)時(shí)，電容器回路阻抗特性呈容性，此時(shí)串聯(lián)的電抗器不會(huì)起到抑制諧波作用，反而對(duì)諧波電流起到放大作用。為此，在電容器回路串聯(lián)的電抗器絕不能任意組合，一定要考慮接入處電網(wǎng)的諧波背景，只有根據(jù)諧波背景選擇合適的電抗率的電抗器，才能起到抑制高次諧波的作用。
2、限制合閘涌流
無(wú)功補(bǔ)償電容器在投運(yùn)合閘瞬間，往往會(huì)產(chǎn)生沖擊性合閘涌流，這是因?yàn)槭状魏祥l的電容器處于未充電狀態(tài)，流入電容器的電流僅受回路阻抗的限制，因該回路處于接近短路狀態(tài)，回路阻抗很小，故而在合閘瞬間往往會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊涌流。GB50227-95《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中給出合閘涌流的計(jì)算式為：
Is=√2 Ie（a+√xc/xs）=√2 Ie（a+√sd/QC）
式中： Ie——電容器組的額定電流；
xc——電容器組一相容抗值；
xs——電容器組與電網(wǎng)間電抗值；
sd——合閘點(diǎn)系統(tǒng)的短路容量；
Qc——電容器組容量。
合閘涌流倍數(shù)K=1+√sd/QC，K值是隨合閘點(diǎn)短路容量的增大及電容器組容量的減小而增大，一般為3~10倍。
電容器組回路加裝串聯(lián)電抗器后的合閘涌流倍數(shù)為：K=1+√xc/（xL+xc），K值是隨母線短路容量的增大，或電抗器占電容器容抗的百分?jǐn)?shù)的增大而大幅度減小。故而在電容回路串聯(lián)合適電抗率的電抗器后，將起到限制合閘涌流的效果。
3 電抗器電抗率的選擇
電抗率是電抗器的重要參數(shù)，而電抗率的大小將直接影響它的作用與系統(tǒng)的安全。為能合適的選用電抗率，必須了解電容器接入處電網(wǎng)存在諧波的背景。只有通過(guò)實(shí)測(cè)各次諧波后，才能使用電容器與之串聯(lián)的電抗器相匹配。
（1）補(bǔ)償電容器接入處的背景諧波為三次，而且含量已超過(guò)或接近標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，宜選用12%的串聯(lián)電抗器。
（2）補(bǔ)償電容器接入處的背景諧波為3次和5次為主，而且兩者含量均較大，宜選用12%與4.5%~6%兩種電抗率混裝方式的串聯(lián)電抗器，以保證抑制3次諧波放大為前提。該方案優(yōu)點(diǎn)比全部采用串聯(lián)12%方案可降低無(wú)功損耗。
（3）當(dāng)補(bǔ)償電容器接入處的背景諧波為3次為主，并含有5次以上諧波，但含量較少，可選用0.1%~1%的電抗器。
（4）當(dāng)補(bǔ)償電容器接入處的背景諧波以3次和5次為主，但3次諧波含量較少，而5次諧波含量已超過(guò)或接近標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)選用5%~6%的電抗器。
（5）當(dāng)補(bǔ)償電容器接入處的背景諧波為5次及以上時(shí)，而且5次諧波含量較大，應(yīng)選用6%的串聯(lián)電抗器。
（6）當(dāng)補(bǔ)償電容器接入處電網(wǎng)含有多種諧波成分，并且含量都較大時(shí)，串聯(lián)單抗器電抗率可按下式確定。此時(shí)該電容支路對(duì)于較大含量的各次諧波均不會(huì)產(chǎn)生放大作用。
xL=αxc/n2
式中： α——可靠系數(shù)（一般取α=1.2~1.5）；
xc——電容器組基波電抗；
n——具有較大含量的最低諧波次數(shù)。
（7）新建變電所無(wú)法得知電網(wǎng)的背景諧波，補(bǔ)償電容器裝置可選用阻尼式限流器，限流器中串聯(lián)電抗器的額定電流，可按電容器組的最終容量考慮選取。