抑制諧波串聯電抗器的選用情況和TSC動態(tài)無功補償解析

1、摘要：為進一步搞好設備的配套改造，加強設備管理，實現供電系統(tǒng)的經濟運行， 減少整個供電系統(tǒng)設備的損耗， 獲得最佳經濟效益的設備運行方式， 對抑制諧波串 聯電抗器的選用進行了較為詳細的闡述。 本文主要對具體抑制諧波串聯電抗器的選 用情況和TSC動態(tài)無功補償進行了解析。關鍵詞：電網功率因數節(jié)能降耗科學諧波治理設備 TSC和 TSF動態(tài)無功 補償補償用并聯電容器對諧波電壓最為敏感， 諧波電壓加速電容器老化， 縮短使用壽命。 諧波電流將使電容器過負荷、 出現不允許的溫升， 特別嚴重的是當電容器組與系統(tǒng) 產生并聯諧振時電流急速增加，開關跳閘、熔斷器熔斷、電容器無法運行。為避免 并聯諧振的發(fā)生，電容器串聯

2、電抗器。它的電抗率按背景諧波次數選取。電網的背 景諧波為 5次及以上時，宜選取 4.5% 6%；電網的背景諧波為 3次及以上時，宜 選取 12%一、電抗率K值的確定1.系統(tǒng)中諧波很少，只是限制合閘涌流時則選 K=0.51%即可滿足要求。它對5次 諧波電流放大嚴重，對 3 次諧波放大輕微。2. 系統(tǒng)中諧波不可忽視時，應查明供電系統(tǒng)的背景諧波含量，在 合理確定K值。電抗率的配置應使電容器接入處諧波阻抗呈感性。電網背景諧波為5次及以上時，應配置 K=4.56%通常5次諧波最大，7次諧波次之，3次較小。 國內外通常采用K=4.56%配置K=6%勺電抗器抑制5次諧波效果好，但明顯的放 大3次諧波及諧振點

3、為204Hz,與5次諧波的頻率250Hz,裕量大。配置4.5%的電抗器對3次諧波輕微放大，因此在抑制 5次 及以上諧波，同時又要兼顧減小對3次諧波的放大是適宜的。它的諧振點235Hz與5次諧波間距較小。電網背景諧波為3次及以上時應串聯K=12喲電抗器。在電抗器電容器串聯回路中，電抗器的感抗XLN與諧波次數虛正比；電容器容抗 XCN與諧波次數成反比。為了抑制5次及以上諧波。則要使5次及以上諧波器串聯回路的諧振 次數小于5次。這樣，對于5次及以上諧波，電杭器電容器串聯回路呈感性，消除了并聯諧振的產生條件；對于基波，電抗器電容器串聯回路呈容性，保持無功補償作用。如電抗器電容器串聯回路在 n次諧波下諧

4、振，則式中XcNXln為電抗率的倒數，不同的電抗率對應不同的諧振次數或不同的諧振頻率，如表1所示。電抗器的電抗率以取 6%為宜，可避免因電抗器、電容器的制造誤差或運行中參數變化而造成對 5次諧波的諧振。若電容器接入處，電網被污染嚴重，電抗率要另行計算。/ =如：K=4.5%則Hz/ -50J = 22$血K=5%則-表1電抗率對應的諧振次數或諧波頻率電抗率諧波次數諧波頻率Hz4.5%4.71235.55%4.472235.5%4.262136%4.08204電容器串聯電抗器后，電容器端電壓會升高。為了便于分析。畫出電流、電壓向量 圖，如圖表示。圖電抗器的設置、電流、電壓向量以電流I為基準，電抗

5、器上壓降Un超前電流90°,系統(tǒng)電壓LXn為兩者向量和：Uxn=Ucn-Uln。如電抗器電抗率為 6%貝U：ULn=0.06UcnUXn=(1-0.06)U cnLCn=UCM(1-0.06)=1.064U xn電容器串聯電抗率為6%電抗器后，電容器端電壓為電網電壓的1.064倍電容器允許產期運行在1.1倍額定電壓下。因此，電容器端電壓升高6.4%是可以承受的。如電抗器電抗率為12%電容器端電壓升高13.6%,應當選用額定電壓440V 電容器。串聯電抗器后回來電流也將增大，電抗率K=6%電容器端電壓為電網電壓的1.064倍電流也增加到相同倍數。無功功率補償容量是增加還是減少？電容器端

6、電壓升高 無疑會增加無功功率補償容量。(1)電容器無功功率補償容量 Q cQ c= (UCM Uxn) 2Q=(1.064UxMUxN)2Q c=1.13Q( 2)電抗器消耗容性無功功率 QLQL=3I 2XLN=3(1.064 U XN/UXN) 2(0.06 X CN)=1.0642x 0.06 x (3UxJ X c#0.068Qc(3)實際無功功率補償容量：Q'c QL=(1.13-0.068) Q c=1.062 Qc從上式看出，電容器串聯電抗器后，無功功率補償不但沒有減少，反而增加 6.2%二、電抗器的安裝位置串聯電抗器無論裝在電源側或中性點側， 從限制合閘涌流和抑制諧波來

7、說都是一樣 的。電抗器裝在電源側時運行條件苛刻，因它承受短路電流的沖擊，對地電壓也高(相 對于中性點)，因而對動、熱穩(wěn)定要就高，鐵心電抗器有鐵心飽和之慮。電抗器裝在中性點側時對電抗器要求相對低，一般不受短路電流的沖擊，動、熱穩(wěn) 定沒有特殊要， 就承受的對地電壓低。 可見它比安裝在電源側缺少了電抗器的抗短 路電流沖擊的能力。三、電抗器的結構電抗器的結構形式主要有空芯和鐵芯兩種結構。鐵芯結構的電抗器主要優(yōu)點是：損耗小，電磁兼容性叫好，體積小。缺點是：有噪 音并在事故電流較大時鐵芯飽和失去了限流能力。 當干式鐵芯且采用氧樹脂鑄線圈 的電抗器，其動、熱穩(wěn)定性均很好，適合裝在柜中。油浸式鐵芯電抗器雖然體

8、積大 些，但噪音較小，散熱較好，安裝方便，適用于戶外使用。空芯電抗器的主要優(yōu)點是： 線性度好，具有很強的限制短路電流的能力而且噪音小。缺點是：損耗大，體積大。這種電抗器戶內，戶外都適合，但不適合裝在柜中。在 戶外安裝容易解決防止電磁感應問題。最好采用分相布置“品”字形或“一”字形。這樣相間拉開了距離，有利于防止相間短路和縮小事故范圍。所以這種布置方 式為首選。當場地受到限制不能分相布置時，可采用互相疊裝式產品。三相疊裝式 產品的B相線圈繞線制方向為反方向使支柱絕緣承受壓力，因此在安裝時一定按生產廠家的規(guī)定。四、TSC動態(tài)無功補償，它采用晶閘管開關（過零觸發(fā)），投切電力電容組，實現無功補償。有效

9、改善用電負荷的功率因數，具有顯著的節(jié)能效果。在TSC系統(tǒng)中采用串聯電抗器，可有效地防止諧波放大，有效的吸收大部分諧波電流所有的汽車廠，點焊機負荷變化極為快速，并且引發(fā)大量的無功功率，這種負荷經 常產生較大的電壓波動、電壓閃變，導致電焊質量差并影響焊接的生產效率，過電 流會損壞電極及被焊接材料、 而欠電流也會嚴重地影響焊接質量。采用新鄉(xiāng)逐鹿協力電力設備有限公司動態(tài)補償裝置能明顯地提高焊接質量及生產效率，穩(wěn)定電壓、 消除閃變并能充分地利用現有的設備，減少基本費用開支。核心部件是控制器。由信號處理器 DSP和VLSI電路為基礎，在每一個電網周期對 所有的數據進行分析1ms內據算出所需無功補償的技術，所有相的諧波分量同時都 被計算出來，發(fā)出觸發(fā)信號確保 520ms投切電容器組，AR型串7%的電抗器（平衡 補償系統(tǒng)），或14%的電抗器（不平衡補償系統(tǒng)），以防止電容器組與電網發(fā)生5次、3次諧波并聯諧振。汽車工業(yè)點焊設備絕大多數是用 380V電源，由二相供電（L1 L2、 L2 L3或L3 L1）,通常三相負載的平衡問題在工