電容器組電抗率的選擇機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計研究院陳才俊摘要：文章闡述如何根據(jù)背景諧波選擇電容器組的電抗率關(guān)鍵詞：諧波電抗率串聯(lián)諧波并聯(lián)諧波一、什么叫電抗率非線性元件是產(chǎn)生諧波的根源，非正弦波的周期可利用傅里葉級數(shù)予以展開，諧波的危害人人皆知，這些就不在這里敘述治理諧波的方法是采用濾波器，濾波器大量吸收系統(tǒng)里由諧波源發(fā)生的諧波，抑制了諧波對系統(tǒng)的騷擾。電容器是提高功率因數(shù)的，帶電抗器的電容器組在汽車廠廣泛應(yīng)用，所以要串聯(lián)電抗器，其目的之一是減少電容器組的合閘涌流，另一個目的是將電容器組作為濾波器來治理諧波。目的不同，所串聯(lián)電抗器的電抗率（又稱相對電抗率），也是不同的。前者電抗率一般為0.1%~1%,由制造廠選配，后者電抗率應(yīng)由用戶根據(jù)背景諧波的不同，從制造廠產(chǎn)品樣本所示的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選擇。所謂電抗率K，就是所串聯(lián)電抗器的感抗(3L)和電容器容抗(上)的百分比，即K=32LC。此處3=2nf=314/f即基3C波頻率50Hz。對某次諧波，如n次，感抗是n3L，或稱nXL，容抗是或稱當(dāng)。n二、利用串聯(lián)諧振激活諧波如果略去很多分支回路，某次諧波從諧波源出發(fā)，面臨 2個并聯(lián)回路，其中一個回路是電網(wǎng)系統(tǒng)，另一個回路是串聯(lián)電抗器的電容器組。假設(shè)系統(tǒng)基波電抗是Xs，串聯(lián)電抗器的電容器組的基波電抗是XL—Xo既然K=￥，那么XL—XC=KXC—XC=XC(K—1)oC系統(tǒng)諧波電抗是nX^，串聯(lián)組諧波電抗是nXL—土=nKX-X=X(nK-!)oncn

設(shè)諧波源流出的n次諧波電流為I,I=I+I,1為流入系nnnsncns統(tǒng)的n次諧波電流，Inc為流入電容器組的n次諧波電流。根據(jù)定壓原理和分流原理可分別得出：(nK-1)(nK-1)XncI= -^n_:.ins 1 n(nK——)X+nX$nXI= s .Inc 1 n(nK--)X+nX作為濾波器，當(dāng)然希望諧波電流=nsIn全部流入電容器組，即希望nK-1=0，即K=±。對3次諧波，K=11%，對5次諧n n2波，K=4%，對7次諧波，K=2%。但若果真如此，這種現(xiàn)象就叫串聯(lián)諧振，諧波電流大量流入將危及電容器組，造成電容器大量損壞，因此K應(yīng)靠近，又要躲離11%、4%、2%。根據(jù)GB50227-95《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》推薦：抑制3次諧波的串聯(lián)電抗器電抗率為12%，抑制5次諧波電抗率為6%。按照這樣的電抗率組成的電容器組，一方面能吸收部分系統(tǒng)內(nèi)的諧波電流，一方面又不致引起電容器的過熱。根據(jù)IEC的規(guī)定，所選電抗率應(yīng)為K=1.25x1，該式來源n2于K=1 ,0.9是考慮到不大于10%的調(diào)諧偏差率。按照這(0.9n)2規(guī)定，對3次諧波來說，選用14%，對5次諧波來說，選用5%，對7次諧波來說，選用2.6%。按照英博公司的標(biāo)準(zhǔn)，電抗率有14%、7%和5.5%。如果系統(tǒng)中存在5次諧波，可以選擇5.5%或7%的電抗率，如果系統(tǒng)中存在3次諧波，則需要14%的電抗率。按照k=-I公式，對應(yīng)某一K值，可以推算出來一頻率，n2稱諧振頻率，如5.5%對應(yīng)的諧振頻率是214Hz、7%對應(yīng)的諧振頻率是189Hz，14%對應(yīng)的諧振頻率是134Hz。如果系統(tǒng)內(nèi)的諧波是5次的，即250Hz，選擇的諧振頻率應(yīng)小于并接近250Hz，即5.5%(214Hz)或7%(189Hz)，前者比起后者來，吸收系統(tǒng)中5次諧波的分量更多。如果選14%(134Hz)，對5次諧波的吸收是0。如選擇2.6%(310Hz)，諧振就不可能被激活，不可能吸收5次諧波了。2.6%是對付7次諧波的，因此根據(jù)諧波頻率（即n次諧波）〃對癥”選擇諧振頻率（即電抗率K）太重要了。下面有計算舉例。三、不要掉入并聯(lián)諧振的陷阱用電抗器串聯(lián)電容器的辦法治理諧波，效果是很不理想的，仍有相當(dāng)部分諧波危害系統(tǒng)，弓I起電容器發(fā)熱、變壓器發(fā)熱，更有甚者，電抗器和電容器組的感抗和容抗有可能無意間與系統(tǒng)的感抗產(chǎn)生并聯(lián)諧振，即諧波被放大，結(jié)果使系統(tǒng)承受巨大的〃應(yīng)力”，使斷路器誤動作，變壓器損壞，電容器損壞。并聯(lián)諧振的條件是：（nK-1）X+nX=。此時Ins和、將無窮大?；喼?，得K=-1-土n2Xc此處定義K為K并，%是串聯(lián)諧振的條件，定義為K串，可見K并與K串相差僅為鼻。設(shè)10kV系統(tǒng)的電抗為無限大，10/0.4kV配電變壓器容量為1600kVA，其百分電抗為6%，低壓側(cè)電容器為500kVar,求系統(tǒng)感抗Xs，電容器的容抗Xc。系統(tǒng)短路容量Ss為:S= =26.7MVAS0.06系統(tǒng)感抗Xs為：04X=26^7=0.006Q電容器容抗Xc為:042X=°4~=0.32Q因此：XX0.006歹—0.32=0.019C .... . _. . .. . .K并與K串相差又0.019，可見躲過了串聯(lián)諧振的電容器組，如果電容器組的某個熔斷器熔斷，某個電容器退出運(yùn)行，很可能進(jìn)入并聯(lián)諧振狀態(tài)。

現(xiàn)在不妨將這個例子繼續(xù)計算下去。五次諧波計算中，并聯(lián)諧振的Ic，所以不是無限大，這是如果K分別為2.1%、4%、5%、5.5%、7%、11%、五次諧波計算中，并聯(lián)諧振的Ic，所以不是無限大，這是K，%2.1455.571114Ic5,%750010065.255.538.521.115.8備注并聯(lián)諧振串聯(lián)諧振筆者又針對三次諧波，設(shè)K分別為9.1%、11%、12%、14%代入，結(jié)果見下表。K,%9.1111214Ic3，