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當(dāng)前位置:上海妙定電氣有限公司>>技術(shù)文章>>無功補(bǔ)償用串聯(lián)電抗器的性能與作用分析
目前工礦企業(yè)無功補(bǔ)償多采用分組自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償,單組容量多為900kvar以下,,一般都將電力電容器,,串聯(lián)電抗器及真空接觸器等裝于同一柜內(nèi),這樣就要求電抗器體積小,、性能好,、重量輕、便于安裝維護(hù),;現(xiàn)對無功補(bǔ)償用串聯(lián)電抗器的用途,、性能介紹如下。
一,、串聯(lián)電抗器類種
1,、油浸式鐵芯電抗器;
2,、干式鐵芯電抗器,;
3、干式空芯電抗器,;
4,、干式半芯電抗器,;
5、干式磁屏蔽電抗器,;
二,、無功補(bǔ)償電抗器用途分為:
1、限流電抗器,;
2,、抑制諧波電抗器;
3,、濾波電抗器,;
三、串聯(lián)電抗器的作用是多功能的,,主要有:
1,、降低電容器組的涌流倍數(shù)和涌流頻率,便于選擇配套設(shè)備和保護(hù)電容器,。根據(jù)GB50227標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)將涌流限制在電容器額定電流的10倍以下,,為了不發(fā)生諧波放大(諧波牽引),要求串聯(lián)電抗器的伏安特性盡量為線性,。網(wǎng)絡(luò)諧波較小時(shí),,采用限制涌流的電抗器;接地電阻測試儀適用于電力,、郵電,、鐵路、通信,、礦山等部門測量各種裝置的接地電阻以及測量低電阻的導(dǎo)體電阻值電抗率在0.1%-1%左右即:可將涌流限制在額定電流的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,、便于安裝在電容器柜內(nèi)。采用這種電抗器是即經(jīng)濟(jì),,又節(jié)能,。
2、串聯(lián)濾波電抗器,,電抗器阻抗與電容器容抗全調(diào)諧后,組成某次諧波的交流濾波器,。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,,提高電網(wǎng)的電壓質(zhì)量,。
濾波電抗器的調(diào)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-諧波次數(shù)
L-電感值(μH)
ω----314
各次諧波濾波電抗器的電抗率
3次諧波為11.12%
5次諧波為4%
7次諧波為2.04%
11次諧波為0.83%
高次諧波為0.53%
按上述調(diào)諧度配置電抗器,,可滿足濾除各次諧波。
3,、抑制諧波的電抗器,,先決條件是需要清楚電網(wǎng)的諧波情況,查清周圍用電戶有無大型整流設(shè)備,、電弧,、煉鋼等能產(chǎn)生諧波的設(shè)備,有無性能不良好的高壓變壓器及高壓電機(jī),,盡可能實(shí)測一下電網(wǎng)諧波的實(shí)際量值,,再根據(jù)實(shí)際諧波量來配置適當(dāng)?shù)碾娍蛊鳌hF芯電抗器電抗線性度不好,,有噪聲,,空芯電抗器運(yùn)行無噪聲,線性度好,,損耗小,。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定空芯電抗器容量在100KVAR以下時(shí),每伏安損耗不大于0.03W,。例如:單臺(tái)12000VA電抗率6%的電抗器損耗為360W,,三相有功損耗為1080W,這是一個(gè)不小的數(shù)字,。電網(wǎng)上諧波較小時(shí),,采用限流電抗器可節(jié)省電能。
4,、由于設(shè)置了串聯(lián)電抗器,,減少了系統(tǒng)向并聯(lián)電容器裝置或電容器裝置向系統(tǒng)提供短路電流值。雙鉗口接地電阻測試儀除了具有傳統(tǒng)打輔助地極測接地電阻的功能外,,還具備了無輔助地極測量的*功能,,改 變了測試接地電阻傳統(tǒng)的測量原理和手段。
5,、可減少電容器組向故障電容器組的放電電流,,保護(hù)電力電容器。
6,、可減少電容器組的涌流,,有利于接觸器滅弧,降低操作過電壓的幅值,。
7,、減小了由于操作并聯(lián)電容器組引起的過電壓幅值,有利于電網(wǎng)的過電壓保護(hù),。
四,、串聯(lián)電抗器的選型原則
用電企業(yè)都有自身的特點(diǎn),,對設(shè)備有不同的要求,干式電抗器有噪音小,、電抗器的線性度好,、機(jī)械強(qiáng)度高、安裝簡單等特點(diǎn),;油浸電抗器損耗小,、占地面積小、線性度不好,、噪音大,。因此,采用什么樣的電抗器應(yīng)綜合考慮,。串聯(lián)電抗器主要作用是抑制諧波,、限制涌流和濾除諧波。電抗率是電抗器的主要參數(shù),,電抗器的大小直接影響它的作用,。
限流電抗器電抗率在0.1-1%,而抑制諧波的電抗器電抗率在4.5%-13%,,限流電抗器把涌流限制在電容器額定電流10倍以下為誼,。配置限流電抗器時(shí),應(yīng)考慮線路電抗(1μH/M),。
五,、投切電容器時(shí)的涌流:
1、單組電容器投入時(shí)的涌流
Iym=√2 IΣ[1-√(XΣ/Xl)]
Xl=2 IΣ* XΣ/( Iym-√3* IΣ)2
ψy=ψ√(XΣ/Xl)
式中
Iym---合閘涌流大幅值(峰值)(KA)
IΣ---組電容器裝置的額定相電流 (A)
XΣ---組電容器相總額定電抗 (Ω)
X_l---系統(tǒng)感抗與串聯(lián)電抗器相額定電抗 (Ω)
fy----涌流頻率
Μ---電網(wǎng)頻率
2,、各電容器組容量相等時(shí)按下式
Iym=[(M-1)/M]*√[2 000QΣ/3ωL] (kA)
L=[(M-1)/M]2*[2 000QΣ/3ωIym2] (μH)
式中
QΣ-單組電容器額定容量 (kvar)
Μ---電容器組數(shù)
L---電感值 (μh)
ω---角頻率 (314)
Iym-峰值電流(ka)
線路電抗XL′=(1μH/Μ)
fy=103/[2л√(LCΣ)]
當(dāng)電網(wǎng)存在諧波不可忽視時(shí),,應(yīng)采用抑制諧波的電抗器。為了確定合理的電抗率,,應(yīng)查明電網(wǎng)諧波背景含量,,以便適當(dāng)?shù)倪x用電抗器種類和電抗率。
六 按以下方式配備電抗器
1,、偶次諧波2,、4、6,、8……次,,諧波對稱互相抵消,因此不于考慮,。
2,、 奇次諧波為3、5,、7,、11、13次及以上諧波,,這些諧波多出自大型整流設(shè)備,,電弧、煉鋼,、電機(jī)車等負(fù)荷,。當(dāng)用戶的電網(wǎng)內(nèi)有這種設(shè)備,就是有諧波源,,應(yīng)測諧波次數(shù)及含量,,如諧波不超過國家標(biāo)準(zhǔn),然后計(jì)算應(yīng)配置的電抗器參數(shù),。含有3次諧波配置13%的電抗器,,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次以上諧波,。
配置電抗器后應(yīng)換算是否能產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象,,如發(fā)生下列情況時(shí)應(yīng)改變電抗器的參數(shù)。
七,、諧波放大現(xiàn)象的判據(jù)
類型 | 等值電路圖(歸算為單相電路) | 發(fā)生條件的判斷式 | 放大量 |
諧波電流電源側(cè)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變率,,不許出現(xiàn)負(fù)荷過電流 |
電容器側(cè)放大 |
| nXL -XC/η<0 ┃nXs/( nXs+ nXL- XC/n) ┃ >1 | 放大了母線電壓正弦波畸變率,電容器組過負(fù)荷,,不許出現(xiàn)電容器組過電流 |
并聯(lián)諧振 |
| nXL -XC/n<0 nXs≈-( nXL-XC/n) | 電容器組及負(fù)荷母線上正弦波畸變率避免出現(xiàn) |
1,、配置6%的電抗率可能放大3次諧波,如網(wǎng)絡(luò)有3次諧波時(shí)要配置13%的電抗器,。
2,、裝設(shè)電抗器后能夠產(chǎn)生諧波放大,實(shí)測諧波含量,按實(shí)際情況配適當(dāng)?shù)碾娍孤省?br /> 3,、電抗器的端電壓為
UD=UN╳電抗率(0.1%—13%) (V)
式中:
UD---端電壓 (V)
UN---電容器額定電壓 (KV)
電抗器的端電壓是指電抗器本身的工作電壓,,不是電網(wǎng)電壓,如13%的電抗率,,10KV電網(wǎng)電壓,,電容器的相電壓為6936V,電抗器的端電壓為6936 ╳13%=900V,。
八,、電抗器的品質(zhì)因數(shù)
單通濾波器的串聯(lián)電抗器的品質(zhì)因數(shù)是一項(xiàng)重要的指標(biāo),一般在30-60之間,,應(yīng)力求品質(zhì)因數(shù)高,,也就是電抗器線圈直流電阻盡量小。
Q= nXl/RL=(30~60)單通濾波器的品質(zhì)因數(shù)
高通濾波電抗器的品質(zhì)因數(shù)同上,,但需加并聯(lián)電阻,。
Rb=√XLXC=BXL=XC/B
九,、電抗器的特性
1、鐵芯電抗器
噪聲大,、電抗器線性度差,、能引起漏磁、局部過熱,,易發(fā)生磁飽和,,燒毀線圈。系統(tǒng)過壓,、過流和諧波的影響,,致使鐵芯過飽和電抗值急劇下降,抑制諧波的能力下降,,抗短路電流能力低,。干式鐵芯式電抗器除上述缺點(diǎn)外,還不能在室外運(yùn)行,。
2,、干式空芯電抗器
線性度好,無噪聲,,過流能力強(qiáng),,散熱能力強(qiáng),機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,、堅(jiān)固,,戶內(nèi)、戶外都可使用,,基本上免維護(hù),。缺點(diǎn)是體積較大損耗較大。
3,、半芯電抗器
半芯電抭器是介于鐵芯電抭器和空芯電抗器之間的一種新型電抭器,,在空芯電抗器繞組內(nèi)加上不閉合磁路的鐵芯,使半芯電抗器具有鐵芯電抗器和空芯電抗器的優(yōu)點(diǎn),。組成全新的半芯電抗器,,半芯電抗器線圏直徑比空芯電抗器直徑小20% 電抗器損耗低25%,線性度接近于直線,,阻抗不隨電流增加而減小,,噪聲低于50db。便于在柜內(nèi)安裝,,是無功補(bǔ)償比較好的串聯(lián)電抗器,。
理想的電抗器應(yīng)是有如下特點(diǎn):
1、無油 2、無噪音 3,、體積小 4,、線性度好 5、無漏磁 6,、過流能力強(qiáng)
即將來發(fā)展方向是干式半芯磁屏蔽電抗器,。
十、串聯(lián)電抗器后電容器電壓升高的情況
有串聯(lián)電抗器后電容器端電壓會(huì)升高,,其升高的幅值與串聯(lián)電抗器的百分?jǐn)?shù)有關(guān);百分?jǐn)?shù)高,,電容器端電壓高,,按下表計(jì)算。
串聯(lián)電抗器百分率與電容器電壓升高的關(guān)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,、為什么采用百分率計(jì)算電抗器
限流電抗器是保證合閘涌流不超過電容器額定電流的十倍,,這樣能降低電抗器的銅耗,減小體積,。4.5%-13%的電抗器是抑制諧波的,,如果網(wǎng)絡(luò)諧波較大,如3次,、5次,、7次、11次及高通諧波都存在,,只有用13%的電抗器能抑制3次以上的諧波,,如果沒有3次諧波,就可以用6%的電抗器來覆蓋5次以上的諧波,,因?yàn)楦哂?次以上的諧波需要的電抗都小于5次諧波的電抗,。
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