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無(wú)功(gōng)補償用串聯電抗器的性能與作用分析

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來源:儀天成電(diàn)力  時(shí)間:2017/12/08  閱讀:

       目前工(gōng)礦企業無功補償多采用分組自動跟蹤補償,單組容量多為900kvar以下,一般都将電力電容器,串聯電抗器及真空(kōng)接觸器等裝于同一櫃内,這樣就要求電抗器體積(jī)小、性能好(hǎo)、重量(liàng)輕、便于安裝維護;現對無功補(bǔ)償用串聯電抗器的(de)用途、性能介紹如下。
      一(yī)、串聯電抗器類種
       1、油浸(jìn)式鐵芯電抗器;
       2、幹式鐵芯電抗器;
       3、幹式空芯電抗器;
       4、幹式(shì)半芯電抗(kàng)器;
       5、幹式磁屏蔽電(diàn)抗器;
   二、無功補償(cháng)電抗器用途分(fèn)為(wéi):
    1、限流電抗器;
    2、抑制(zhì)諧波電抗(kàng)器;
    3、濾(lǜ)波電抗器;
    三、串(chuàn)聯電抗器的作用是多功能的,主要有:
    1、降(jiàng)低電容器(qì)組的湧流倍(bèi)數(shù)和湧(yǒng)流頻率,便于選(xuǎn)擇配(pèi)套設備和保護電容器。根據GB50227标準要求應(yīng)将湧流限制在電容器(qì)額定電流(liú)的10倍以下,為了不發生(shēng)諧波(bō)放大(諧波牽引),要求串聯電抗器的伏安特性盡量為(wéi)線性。網絡諧波較小時,采用限制湧流的電(diàn)抗器(qì);接地電阻測試儀适(shì)用于電力(lì)、郵電、鐵路、通信、礦山等部門測量各種裝置的接地(dì)電阻以(yǐ)及測量低電(diàn)阻的導體(tǐ)電阻值電(diàn)抗率在0.1%-1%左右即(jí):可将湧流限制在額定電流(liú)的10倍以下,以減少電抗器的有功損耗,而且電抗器的體積小、占地面積小、便于安裝(zhuāng)在電容器櫃内。采用這種電抗(kàng)器是即經濟,又節能(néng)。
    2、串聯(lián)濾波電抗器,電抗器(qì)阻抗與電容器容抗全調諧後,組成某次(cì)諧波的交流濾波器(qì)。濾去某次高次諧波,而降低母線上該次諧波的電壓值,使線路上不存在高次諧波電流,提(tí)高電網的電壓(yā)質量(liàng)。
    濾波電抗器的調諧度:
     XL=ωL=1/n2XC=AXC
    式中A-調(diào)諧度(%)
    XL-電抗值(Ω)
    XC-容抗值(Ω)
    n-諧波(bō)次數
    L-電感值(μH)
    ω----314
   各次諧波濾(lǜ)波電抗器的電抗(kàng)率
    3次諧波為11.12%
    5次(cì)諧波為4%
    7次諧波為(wéi)2.04%
    11次諧(xié)波為0.83%
    高次諧波為0.53%
    按上述(shù)調諧度配(pèi)置電抗器,可滿足濾除各次諧波。
    3、抑制諧(xié)波的電抗器(qì),先決條件是需要清楚電網的諧(xié)波(bō)情況,查清周圍用電戶有無大型整(zhěng)流設備、電弧(hú)、煉鋼等能産(chǎn)生諧波的設備,有無性能不良好的高壓變(biàn)壓器及高壓電機,盡(jìn)可能實(shí)測(cè)一下電網諧波的實際量值,再根據實際諧波量來配置适當(dāng)的電抗器。鐵芯電抗器電抗線性度不好,有噪聲,空芯電抗器運行無噪聲,線性度好,損耗小。
    标準規定(dìng)空(kōng)芯電抗器容量在100KVAR以下時,每(měi)伏安(ān)損耗(hào)不大于0.03W。例如:單台12000VA電抗率6%的電抗器損耗為(wéi)360W,三相有功損耗為1080W,這是(shì)一個不小的數(shù)字。電網上諧波較小(xiǎo)時,采(cǎi)用限流電抗器可(kě)節省電能。
    4、由于設(shè)置了串聯電抗器,減少了系統(tǒng)向并聯電容(róng)器裝置或電容器(qì)裝置向系統提供短路(lù)電流值。雙鉗口接地電(diàn)阻測試儀(yí)除了(le)具有(yǒu)傳統打輔助地極測接地電阻的功能外,還具備了無輔(fǔ)助地極測量的獨特功能,改 變了測試接地電阻傳統的測量原理(lǐ)和手段。
    5、可減少電容器組向故障電容器組的放電電流,保護電力電容器。
    6、可(kě)減少電容器組的湧流,有利于(yú)接觸器滅弧,降低操作過電壓的幅值。
    7、減小了由(yóu)于操作并(bìng)聯電容器組引起的過電壓幅值(zhí),有利于電網的過電(diàn)壓保護。
    四、串聯電抗器的選(xuǎn)型(xíng)原則
    用電(diàn)企業都有自身的特點,對設備有不同的(de)要求,幹式電抗器有(yǒu)噪音小、電(diàn)抗器的線性度好、機械強度高(gāo)、安裝簡單等(děng)特點;油浸電抗器損耗小、占地面積(jī)小、線性度不好、噪音大。因此,采用什麼樣的電抗器應(yīng)綜合考慮。串聯電抗(kàng)器主要作用是抑制諧波、限制湧流和濾除諧波。電抗率是電抗器(qì)的主要參數,電抗器(qì)的大小直接影響它的作用。
    限流電(diàn)抗器電抗率在0.1-1%,而(ér)抑制諧波的(de)電抗器電抗率在4.5%-13%,限流電(diàn)抗器(qì)把湧流限(xiàn)制在電容器額(é)定電流10倍以下為誼。配置限流電抗器時,應考慮線路電抗(1μH/M)。
    五、投切電容器(qì)時的湧流:
    1、單組電容器投入時的湧流
    Iym=√2 IΣ[1-√(XΣ/Xl)]
    Xl=2 IΣ* XΣ/( Iym-√3* IΣ)­­2
    ψy=ψ√(XΣ/Xl)
    式中
    Iym---合閘湧流(liú)大幅值(峰(fēng)值)(KA)
    IΣ---組電容器裝置的額定相電流 (A)
    XΣ---組電容(róng)器相總額定電抗(kàng) (Ω)
    X_l---系統感抗與串聯電(diàn)抗(kàng)器相額定電抗 (Ω)
    fy----湧流頻率
    Μ---電網頻率
    2、各電容器組容(róng)量相等時(shí)按下式
    Iym=[(M-1)/M]*√[2 000QΣ/3ωL] (kA)
    L=[(M-1)/M]2*[2 000QΣ/3ωIym2] (μH)
    式中
    QΣ-單組電容器(qì)額定(dìng)容量 (kvar)
     Μ---電容器組數
     L---電感值 (μh)
    ω---角頻(pín)率 (314)
    Iym-峰值電流(ka)
    線路(lù)電抗XL′=(1μH/Μ)
    fy=103/[2л√(LCΣ)]
    當電網存在(zài)諧波不可忽(hū)視時,應采用抑制諧波的電抗器。為了确(què)定合理的電抗率,應查明電(diàn)網諧波背景含(hán)量,以便适(shì)當的選用電抗器種類和(hé)電抗率。
    六(liù) 按以下方(fāng)式配備電抗器(qì)
    1、偶次諧波2、4、6、8……次,諧(xié)波對稱互相抵消,因此不(bú)于考慮。
    2、 奇次諧波為3、5、7、11、13次及以上諧波,這些諧波多出(chū)自大型整流設備,電弧、煉鋼、電機車等負荷。當用戶的電網内(nèi)有這種設備,就是有諧波源,應測(cè)諧波次(cì)數及含量,如諧波不超過(guò)國家(jiā)标準,然後計算應配(pèi)置的電抗器參數。含有3次諧波配(pèi)置13%的電(diàn)抗器,含有5次以上諧波配置4.5%-6%的電抗器,4.5%--6%的電抗器可以覆蓋5次(cì)以(yǐ)上諧波。
    配置電抗器後應換算是否(fǒu)能産生諧波放大現象,如發生下列情況時應改變電(diàn)抗器的參數。
    七、諧波放大現象的判據

 

類型

等值電(diàn)路圖(歸算(suàn)為單相電(diàn)路)

發生條件(jiàn)的判斷式

放大量

諧波(bō)電流電源側放大

 

nXL-XC/n<0

┃(nXL -XC/n)/ (nXS+nXL-XC/n)┃>1

放大了母線電壓正弦波畸(jī)變率,不許(xǔ)出現負荷過電流

電容器側放大

 

nXL -XC/η<0

┃nXs/( nXs+ nXL- XC/n) ┃ >1

放(fàng)大了母線電壓正弦波(bō)畸變率,電容器組過負(fù)荷(hé),不(bú)許出現電容器組過電流(liú)

并聯諧振

 

nXL -XC/n<0

nXs≈-( nXL-XC/n)

電容器組及負荷母(mǔ)線上正弦波畸(jī)變率絕對避免(miǎn)出現(xiàn)

   1、配置6%的電抗率可(kě)能放大(dà)3次諧波,如網絡有3次諧波(bō)時要(yào)配置13%的電抗器。
    2、裝設電抗器後能夠産生諧波放大,實測諧波(bō)含量,按實際情況配适當的電抗率。
    3、電抗器的端電壓為
    UD=UN╳電抗(kàng)率(0.1%—13%) (V)
    式中:
    UD---端電壓(yā) (V)
    UN---電容器額定電(diàn)壓 (KV)
    電抗器的端(duān)電壓是指(zhǐ)電抗器本身的工作(zuò)電壓,不是(shì)電網電壓,如13%的電抗率,10KV電網電壓,電(diàn)容器的相電壓(yā)為6936V,電抗器(qì)的端電壓為6936 ╳13%=900V。
    八、電抗器的品質因數
    單通濾波器的串聯電抗器的品質因數是一(yī)項重要的指标,一般在(zài)30-60之間,應力求品質因數(shù)高,也就是電抗器線圈直(zhí)流電阻盡量小。
Q= nXl/RL=(30~60)單通濾波(bō)器的品質因數
    高通(tōng)濾波電抗器的品質(zhì)因數同上,但需加并(bìng)聯電阻。
    Rb=√XLXC=BXL=XC/B
    九(jiǔ)、電抗器的(de)特性
    1、鐵芯電抗器
    噪(zào)聲大、電抗器線性度差、能引(yǐn)起(qǐ)漏磁、局部過熱,易發生(shēng)磁飽和,燒毀線圈。系統過壓(yā)、過流和諧波的影響,緻(zhì)使鐵芯過飽和電抗值急劇下降,抑制諧波的能力下(xià)降,抗短路電流能力低。幹式鐵芯(xīn)式(shì)電抗器除上述缺點(diǎn)外,還不能在室外運行。
    2、幹式空芯電抗(kàng)器 
    線性度好,無噪聲,過流能力強,散熱能力強,機械結(jié)構簡單、堅固,戶内(nèi)、戶外(wài)都可使用,基本上免維護。缺點是體積較大損耗較大。
    3、半芯電抗器
    半芯電抭器(qì)是介于鐵芯電抭器和空芯電(diàn)抗器(qì)之間的一種(zhǒng)新型(xíng)電抭器,在空芯電抗器繞組(zǔ)内加上不閉合磁路的鐵(tiě)芯,使半芯電抗器具有鐵芯電抗器(qì)和空芯電抗器(qì)的優點。組成全新的半(bàn)芯電抗器,半芯電抗器線圏直徑比空芯電抗器直徑(jìng)小20% 電抗器損耗低25%,線性度接近(jìn)于直線,阻抗不随電流增加而(ér)減小,噪聲低于50db。便于在櫃内安裝,是無功補(bǔ)償比較好的串聯(lián)電抗(kàng)器。
    理想的電抗器應是有如下特點:
    1、無油 2、無噪音(yīn) 3、體積小 4、線性度(dù)好(hǎo) 5、無漏磁 6、過流能力(lì)強
    即将來發展方向是幹式半芯磁屏蔽電(diàn)抗器。
    十、串(chuàn)聯電抗器(qì)後(hòu)電容器電壓升高的情(qíng)況
    有串聯電抗器後電容器端電壓會升高,其升高的幅值與串聯電抗(kàng)器的百分數有關(guān);百分數(shù)高,電容器(qì)端電壓高,按下表計算。
串(chuàn)聯電抗器百分率與電容器電壓升高的關系

 

n

0.1%

1.0%

4.5%

5%

6%

12%

13%

1+n

1.001

1.01

1.045

1.05

1.06

1.12

1.13

1/1-n

1.001

1.01

1.047

1.0526

1.0638

1.1364

1.1494

    十一、為什麼采用百分率計算電(diàn)抗器
    限(xiàn)流電抗器是保證合閘湧流不超過電容(róng)器額定電流的十倍,這樣(yàng)能降(jiàng)低電抗器的銅耗,減小體積。4.5%-13%的(de)電抗器是抑制諧波(bō)的,如果網絡諧波較大,如3次、5次、7次(cì)、11次及高通諧波都存(cún)在,隻有(yǒu)用13%的電抗器能抑制3次以上的(de)諧波,如果沒有3次諧波,就可以用6%的電抗器來覆蓋5次以上的(de)諧波(bō),因為高于5次以上的諧波需要的電抗都小(xiǎo)于5次諧波的電抗。

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