串联电抗器抑制谐波Word格式文档下载.docx
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在如此谐波背景下,2400kvar电容器组配置电抗率为6%勺串联电抗器是否适合?
现计算分析如下。
2电抗率的选择分析
(1)电容器装置侧有谐波源时的电路模型及参数
在同一条母线上有非线性负荷形成的谐波电流源时(略去电阻),并联电容器装置的简化模型如图1所示[3]。
图(电容器*■侧£
谱波沸时的原理图及简化型
FigJThedcclctondiagnunandnhort-cutcircuitnioddwith
tmrmonksourerinlhesideofo*)>acitnr
谐波电流和并联谐波阻抗为
nXt(nX.-Xt//0
z
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式中n为谐波次数;
n为谐波源的第n次谐波电流;
Xs为系统等值基波短匕叮訶,-加彳|.i'
'
i『『:
e「;
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Xc为电容器组基波容抗;
X.为串联电抗器基波电抗。
由于谐波源为电流源,谐波电压放大率与谐波电流放大率相等,故由式⑴
整理推导可得谐波电压放大率
4=⑶
式中严K为电抗率(K=
生”比为电容器裳耗孩入处邯线的驶路徉城:
Qc为电*器装刊容詁
当式
(2)谐波阻抗的分子的数值等于零时,即从谐波源看入的阻抗为零,表
示电容器装置与电网在第n次谐波发生串联谐振,可得电容支路的串联谐振点
当式
(2)谐波阻抗的分母的数值等于零时,即从谐波源看入的阻抗为%,表示电容器装置与电网在第n次谐波发生并联谐振,并可推导出电容器装置的谐振容量Qx⑷为
系统及元件的参数如表1所示
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(2)避免谐振分析
计算电抗率选择6%寸,发生3次、5次谐波谐振的电容器容量,将有关参
数代入式(5),得3次、5次谐波谐振电容器容量分别为
A)=244,98x(-i--6%i=
y
12.52Mvar--2400kvar
C,,,=t—r-A2244b9Sx(―-6%>
=
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-4.899Mvar
由此可见,2400kvar的电容器组配置电抗率为6%的串联电抗器不会发生3次、5次谐波并联谐振或接近于谐振。
(3)限制涌流分析
计算电抗率选择6%后,同一电抗率的电容器单组或追加投入时,能否有效抑制涌流,文献[4]中所提供的
^l+G/(K54)
涌流峰值的标幺值(以投入的电容器组额定电流的峰值为基准值);
Q为
电容器组的总容量,Mvar;
Q0为正在投入的电容器组的总容量,Mvar;
QC为所
有原来已经运行的电容器组的总容量,Mvar;
b为电源影响系数。
已知两套电容器装置均为单组投切
Q严Q*=24OOkvar
y二a+Q丄2400*2400=4800=4.8Mvar
"
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I-I/7l+4.8/(6%x244.98)=1-0.868=OJ32
将辱数0代入a(6)<m
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===^(1-0J32x—)+1=18l3<
20
V6%4+8
由此可见,2400kvar的电容器组配置电抗率为6%的串联电抗器,另外一
组电抗率为6%的电容器单组或追加投入时,涌流能够得到有效限制
(4)谐波电压放大率分析
计算电抗率选择6%寸,将有关参数代入式(3),经过计算,电容器组对1〜
7次谐波电压放大率Fvn结果如表2所示。
表22400kv«
r的电容SUB配W电抗乍为的
馨IX电拣務后卜7次ifi波电圧放大率
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ofscriorr^cUncedi^lribulvd
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粗电压改玄卓尽
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1次
2次1次4%
5鱼次7A
ZXH1.01
1051.21IIW
06W0,7K(IX?
由计算结果可以看出,选择6%勺串联电抗器对3次谐波电压放大率Fvn为1.21,对5次谐波电压放大率Fvn为0.69。
经过与现场谐波实测数据比较发现:
3次谐波电压放大率Fvn与以上理论计算值基本一致,但5次谐波电压放大率Fvn的误差较大。
文献⑸认为:
简化的电路模型对于3次谐波电压放大率Fvn的计算有工程价值,但对5次谐波电压放大率Fvn的计算无工程价值。
2400kvar的电容器组配置电抗率为6%勺串联电抗器,产生了3次谐波放大,且超过公用电网谐波电压(相电压)3.2%的限值[2]。
因此可以判断在如此谐波背景下,2400kvar的电容器组配置电抗率为6%勺串联电抗器是不恰当的。
(5)电抗率的合理选择
要做到合理地选择电抗率必须了解该电容器接入母线处的背景谐波,根据实测结果对症下药。
并联电容器的串联电抗器,IEC标准按照其作用分为阻尼电抗器和调谐电抗器。
阻尼电抗器的作用是限制并联电容器组的合闸涌流,其电抗率可选择得比较小,一般为0.1%〜1%调谐电抗器的作用是抑制谐波。
当电网中存在的谐波不可忽视时,则应考虑使用调谐电抗器,其电抗率可选择得比较大,用以调节并联电路的参数,使电容支路对于各次有威胁性谐波的最低次谐波阻抗成为感性,据式(4)可得K值
H
即对于谐波次数最低为5次的,K>
4%对于谐波次数最低为3次的,K>
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11.1%
如果该变电所的2400kvar电容器组的电抗率分别按照0.1%、1%4.5%、
12%E置,试将有关参数代入式(3),经过计算,1〜7次谐波电压放大率Fvn的结果如表3所示。
A32400k^ur的电容瞎组配■电抗率分别为0」4・1弔.
45%.12饶的雷联电抗器后1"
次谱波电压放丈率人、
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由计算结果可以看出,选择12%勺串联电抗器对3次谐波电压放大率Fvn仅为0.50。
因此电抗率按照12%E置是值得进一步验算的。
经过进一步验算(谐振分析、限制涌流分析因篇幅所限略),选择12%勺
串联电抗器不会发生3次、5次谐波并联谐振或接近于谐振,同时另外一组电抗率为12%勺电容器单组或追加投入时,涌流能够得到有效限制。
(6)电抗率选择的进一步分析
值得一提的是我国的电网普遍存在3次谐波,故不同电抗率所对应的3次谐波谐振电容器容量Q-应该引起足够的重视。
由式⑸计算可得,分别选择4.5%、6唏口12%勺串联电抗器后,3次谐波谐振电容器容量分别为
0"
曲严二(丄皿)=0・066£
ny
a,.严以4-
即当串联电抗率选4.5%,电容器的容量达到或接近电容器装置接入母线的短路容量的6.6%时,就会发生3次谐波并联谐振或接近于谐振;
当串联电抗率
选6%电容器的容量达到或接近电容器装置接入母线的短路容量的5.1%时,也
会发生3次谐波并联谐振或接近于谐振;
当串联电抗率选12%一般不会发生3次谐波并联谐振。
一般情况下,110kV变电所装设的电容器的容量较小(0.05Sd〜0.06Sd),
不会发生3次谐波并联谐振或接近于谐振,但会引起3次谐波的放大;
而220kV
变电所装设的电容器的容量较大,完全有可能发生3次谐波并联谐振或接近于谐振,因此务必引起设计人员的高度重视。
串联电抗器的选择方法
1串联电抗器额定端电压
串联电抗器的额定端电压与串联电抗率、电容器的额定电压有关。
该额定
端电压等于电容器的额定电压乘以电抗率(一相中仅一个串联段时),10kV串
联电抗器的额定端电压的选择见表4。
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2串联电抗器额定容量
串联电抗器额定容量等于电容器的额定容量乘以电抗率(单相和三相均可
按此简便计算)。
由此可见,串联电抗器额定端电压、额定容量均与电容器的额定电压、额定容量及电抗率有关。
电容器的额定电压、额定容量本文不作详细分析,下面着重分析串联电抗率的选择。
3电抗率选择的一般原则
(1)电容器装置接入处的背景谐波为3次
根据文献[4],当接入电网处的背景谐波为3次及以上时,一般为12%也可采用4.5%〜6%与12%5种电抗率。
设计规范说的较含糊,实际较难执行。
笔者认为,上述情况应区别对待:
1)3次谐波含量较小,可选择0.1%〜1%勺串联电抗器,但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值,并且有一定的裕度。
2)3次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,选择12%或12%与4.5%〜6%的串联电抗器混合装设。
(2)电容器装置接入处的背景谐波为3次、5次
1)3次谐波含量很小,5次谐波含量较大(包括已经超过或接近国标限值),选择4.5%〜6%勺串联电抗器,忌用0.1%〜1%勺串联电抗器。
2)3次谐波含量略大,5次谐波含量较小,选择0.1%〜1%勺串联电抗器,但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值,并且有一定的裕度。
3)3次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,选择12%或12%与4.5%〜6%勺串联电抗器混合装设。
(3)电容器装置接入处的背景谐波为5次及以上
1)5次谐波含量较小,应选择4.5%〜6%勺串联电抗器。
2)5次谐波含量较大,应选择4.5%的串联电抗器。
(4)对于采用0.1%〜1%勺串联电抗器,要防止对5次、7次谐波的严重放大或谐振;
对于采用4.5%〜6%勺串联电抗器,要防止对3次谐波的严重放大或谐振。
意见与建议
(1)新建变电所的电容器装置中串联电抗器的选择必须慎重,不能与电容器任意组合,更不能不考虑电容器装置接入处的谐波背景。
(2)对于已经投运的电容器装置,其串联电抗器选择是否合理需进一步验算,并组织现场实测,了解电网谐波背景的变化。
对于电抗率选择合理的电容器装置不得随意增大或减小电容器组的容量;
对于电抗率选择不合理的电容器装置必须更换匹配的串联电抗器。
(3)电能质量的综合治理是系统工程,在并联电容器回路中串联电抗器仅是抑制谐波的治标之举,要真正做到标本兼治必须遵循谁污染谁治理、多层治理分级协调的原则。
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- 串联 电抗 抑制 谐波