低壓并聯(lián)電容器回路中串聯(lián)電抗器的選用-建筑電氣2009.3
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低壓并聯(lián)電容器回路中串聯(lián)電抗器的選用-建筑電氣2009.3
【摘要】簡述諧波對低壓并聯(lián)電容器裝置的危害，從理論上分析采用串聯(lián)電抗器抑制諧波的作用，并提出串聯(lián)電抗器的選用方法以及設(shè)計
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低壓并聯(lián) 電容器回路 中串聯(lián) 電抗器 的選用
洪文化 (廈門中福元建筑設(shè)計研究院，福建省廈門市 361009)
Selection of the Series Reactor in the Low-voltage Parallel Capacitor Circuit
Hong Wenhua(Xiamen Zhongfuyuan Architectural Design and Research Institute，Xiamen 361009，
Fujian Province，China)
Abstract Hazard of harmonics on the low． 作用是抑制諧波和限制合閘涌流 ，因此在并聯(lián)電容
vohage parallel capacitor device is briefly described． 器回路中串聯(lián)電抗器可以防止諧波對電容器造成危
The function of the series reactor to suppress harmonics
害 ，避免電容器裝置的接入對 電網(wǎng)諧波 的過度放大
is analyzed theoretically． rhe selecting methods of the
和發(fā)生諧振 。下面分析低壓并聯(lián)電容器 回路中串聯(lián)
series reactor and some problems for attention in the
design are put forward． 電抗器抑制諧波的作用，并提出串聯(lián)電抗器選用的
Key words Harm onics Parallel resonance 一 些建議。
Parallel capacitor device Series reactor Reactance
2 諧波的定義及諧波的危害
rate
供電系統(tǒng)諧波是指對周期性的非正弦電量進(jìn)行傅
摘 要 簡述諧波對低壓并聯(lián) 電容器裝置的危
里葉級數(shù)分解 ，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分
害。從理論上分析采用串聯(lián)電抗器抑制諧波的作用，
量 ，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部
并提出串聯(lián)電抗器的選用方法以及設(shè)計中應(yīng)注意的一
分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值 (n=
些 問題
／ )稱為諧波次數(shù)。諧波分為零序諧波、正序諧波
關(guān)鍵詞 諧波 并聯(lián)諧振 并聯(lián)電容器裝置 串
及負(fù)序諧波。零序諧波是基波頻率的 3N (N為自然
聯(lián)電抗器 電抗率
數(shù))倍 ，即：3、6、9、12、15次諧波等 ；正序諧波
是基波頻率的3Ⅳ+l倍，即：4、7、10、l3、16次
1 引言
諧波等；負(fù)序諧波是基波頻率的3N一1倍，即：2、
供電系統(tǒng)中的大量非線性負(fù)荷在運行中會引起電 5、8、11、14次諧波等。
網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致 諧波的危害主要有以下幾個方面：① 使發(fā)電機(jī)
電網(wǎng)的諧波 “污染”。 的輸出功率降低；② 使變壓器產(chǎn)生附加損耗，引起
并聯(lián) 電容器裝置如果沒有采取措施 。將會在接 過熱，加速絕緣介質(zhì)老化，導(dǎo)致絕緣損壞，諧波電
人母線處產(chǎn)生一定的諧波放大。串聯(lián)電抗器的主要 流還會使變壓器鐵芯產(chǎn)生噪聲；③ 使接入交流系統(tǒng)
端發(fā)生故障的可能性考慮在內(nèi)。 有利于對重要負(fù)荷的連續(xù)供 電，提高系統(tǒng)可靠性。
PC級 ATSE的開關(guān)本體是負(fù)荷開關(guān) ，它只能通 “過電流電器脫扣，ATSE將不能轉(zhuǎn)換”應(yīng)只針對 PC
斷用電設(shè)備的負(fù)荷電流。因此，選用 PC級 ATSE，應(yīng) 級 ATSE。
采取的措施是在其上端裝設(shè)斷路器并設(shè)跳閘閉鎖 。 對于ATSE可否兼作隔離電器的問題，目前而言
CB級 ATSE具有通斷短路電流的能力，我國有 CB級可以，PC級不可以。由于 ATSE本身有維修之
關(guān)設(shè)計規(guī)范對高壓備自投裝置的基本要求可為 ATSE 需，一般都應(yīng)加裝隔離電器。
標(biāo)準(zhǔn)所借鑒，在常、備電源均為市電的條件下，CB
2008—09—13來稿
級 ATSE也應(yīng)能延時動作 (轉(zhuǎn)換 )并只動作一次 ，以 2Oo9一O3一O3修回
13
低壓并聯(lián)電容器回路中串聯(lián)電抗器的選用(洪文化)建 箍電乞。
_____●●—____—●—__一 I 8U}LD； G
213139年第3期I ELEC RICiT
的電容器過載：④ 引起電器的附加發(fā)熱；⑤ 使感 線性負(fù)荷形成的諧波電流時 (略去電阻)，并聯(lián)電容
應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性變動 ，并引起附加損耗 ， 器回路中串聯(lián)電抗器的簡化線路及其等效電路圖。
產(chǎn)生附加的諧波轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生機(jī)械振動和噪聲；⑥ 加
速電纜老化，縮短電纜壽命；⑦ 對弱電系統(tǒng)產(chǎn)生干 J
擾，影響計算機(jī) 、通信設(shè)備等的正常運行，造成繼 nXL
)
電保護(hù)誤動作等等。
Xc
：
諧波治理工作早已受到重視 ，我國先后頒布了
Xc
《電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定》(SD 126—84)和 《電 1
能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》 (GB／T 14549—1993)，明 圖2 電容器回路串聯(lián)電抗器的簡化線路及其等效電路圖
Fig．2 Simplified circuit and the equivalent circuit diagram of
確規(guī)定了諧波源用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流允許
the series reaetor in the capacitor circuit
值，和不同電壓等級下諧波電壓限制值。
根據(jù)等效電路圖，n次諧波等效阻抗為
3 諧波對電容器的影響以及 電抗率的選擇
nX5(nXL—Xc／n)
分析
nx s+nx L—xC／n
3．1 電容器在諧波環(huán)境下的過電流 諧波電流分別為：
在同一條母線上有非線性負(fù)荷形成的諧波電流源 nlx．一x ，n
時 (略去電阻)，并聯(lián)電容器裝置的簡化線路及其等 n = ，，l n— Xs +n。 X“。 L- Xc／n (2)
效電路見圖 1。 c =f nXs
(31
n nX s+nXL—xC／n
式中：n—— 諧波次數(shù) ：
諧波源的第 n次諧波電流；
— —
電容器
Xr — — 系統(tǒng)基波時的感抗；
電容器組基波時的容抗；
— —
非線性負(fù)荷 電容器
串聯(lián)電抗器基波時的感抗。
， — —
圖 1 并聯(lián)電容器裝置的簡化線路及其等效電路圖
當(dāng)式 (1)n次諧波等效阻抗 的分子為零時，
Fig．1 Simplified circuit and the equivalent circuit diagram of
the parallel capacitor device 即從諧波源看入的端口阻抗為零，表示電容器裝置與
電網(wǎng)在第 11,次諧波發(fā)生串聯(lián)諧振，這樣呵得到電容
根據(jù)圖 1來分析非線性負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波電流的
器支路的串聯(lián)諧振點為：
流向。由于電容器的阻抗和頻率成反比．頻率升高阻
／n：0
抗變小，使得大部分的諧波流向電容器。因此，對于 L— c
n= Xc}x L
洪文化 (廈門中福元建筑設(shè)計研究院，福建省廈門市 361009)
Selection of the Series Reactor in the Low-voltage Parallel Capacitor Circuit
Hong Wenhua(Xiamen Zhongfuyuan Architectural Design and Research Institute，Xiamen 361009，
Fujian Province，China)
Abstract Hazard of harmonics on the low． 作用是抑制諧波和限制合閘涌流 ，因此在并聯(lián)電容
vohage parallel capacitor device is briefly described． 器回路中串聯(lián)電抗器可以防止諧波對電容器造成危
The function of the series reactor to suppress harmonics
害 ，避免電容器裝置的接入對 電網(wǎng)諧波 的過度放大
is analyzed theoretically． rhe selecting methods of the
和發(fā)生諧振 。下面分析低壓并聯(lián)電容器 回路中串聯(lián)
series reactor and some problems for attention in the
design are put forward． 電抗器抑制諧波的作用，并提出串聯(lián)電抗器選用的
Key words Harm onics Parallel resonance 一 些建議。
Parallel capacitor device Series reactor Reactance
2 諧波的定義及諧波的危害
rate
供電系統(tǒng)諧波是指對周期性的非正弦電量進(jìn)行傅
摘 要 簡述諧波對低壓并聯(lián) 電容器裝置的危
里葉級數(shù)分解 ，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分
害。從理論上分析采用串聯(lián)電抗器抑制諧波的作用，
量 ，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部
并提出串聯(lián)電抗器的選用方法以及設(shè)計中應(yīng)注意的一
分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值 (n=
些 問題
／ )稱為諧波次數(shù)。諧波分為零序諧波、正序諧波
關(guān)鍵詞 諧波 并聯(lián)諧振 并聯(lián)電容器裝置 串
及負(fù)序諧波。零序諧波是基波頻率的 3N (N為自然
聯(lián)電抗器 電抗率
數(shù))倍 ，即：3、6、9、12、15次諧波等 ；正序諧波
是基波頻率的3Ⅳ+l倍，即：4、7、10、l3、16次
1 引言
諧波等；負(fù)序諧波是基波頻率的3N一1倍，即：2、
供電系統(tǒng)中的大量非線性負(fù)荷在運行中會引起電 5、8、11、14次諧波等。
網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致 諧波的危害主要有以下幾個方面：① 使發(fā)電機(jī)
電網(wǎng)的諧波 “污染”。 的輸出功率降低；② 使變壓器產(chǎn)生附加損耗，引起
并聯(lián) 電容器裝置如果沒有采取措施 。將會在接 過熱，加速絕緣介質(zhì)老化，導(dǎo)致絕緣損壞，諧波電
人母線處產(chǎn)生一定的諧波放大。串聯(lián)電抗器的主要 流還會使變壓器鐵芯產(chǎn)生噪聲；③ 使接入交流系統(tǒng)
端發(fā)生故障的可能性考慮在內(nèi)。 有利于對重要負(fù)荷的連續(xù)供 電，提高系統(tǒng)可靠性。
PC級 ATSE的開關(guān)本體是負(fù)荷開關(guān) ，它只能通 “過電流電器脫扣，ATSE將不能轉(zhuǎn)換”應(yīng)只針對 PC
斷用電設(shè)備的負(fù)荷電流。因此，選用 PC級 ATSE，應(yīng) 級 ATSE。
采取的措施是在其上端裝設(shè)斷路器并設(shè)跳閘閉鎖 。 對于ATSE可否兼作隔離電器的問題，目前而言
CB級 ATSE具有通斷短路電流的能力，我國有 CB級可以，PC級不可以。由于 ATSE本身有維修之
關(guān)設(shè)計規(guī)范對高壓備自投裝置的基本要求可為 ATSE 需，一般都應(yīng)加裝隔離電器。
標(biāo)準(zhǔn)所借鑒，在常、備電源均為市電的條件下，CB
2008—09—13來稿
級 ATSE也應(yīng)能延時動作 (轉(zhuǎn)換 )并只動作一次 ，以 2Oo9一O3一O3修回
13
低壓并聯(lián)電容器回路中串聯(lián)電抗器的選用(洪文化)建 箍電乞。
_____●●—____—●—__一 I 8U}LD； G
213139年第3期I ELEC RICiT
的電容器過載：④ 引起電器的附加發(fā)熱；⑤ 使感 線性負(fù)荷形成的諧波電流時 (略去電阻)，并聯(lián)電容
應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性變動 ，并引起附加損耗 ， 器回路中串聯(lián)電抗器的簡化線路及其等效電路圖。
產(chǎn)生附加的諧波轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生機(jī)械振動和噪聲；⑥ 加
速電纜老化，縮短電纜壽命；⑦ 對弱電系統(tǒng)產(chǎn)生干 J
擾，影響計算機(jī) 、通信設(shè)備等的正常運行，造成繼 nXL
)
電保護(hù)誤動作等等。
Xc
：
諧波治理工作早已受到重視 ，我國先后頒布了
Xc
《電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定》(SD 126—84)和 《電 1
能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》 (GB／T 14549—1993)，明 圖2 電容器回路串聯(lián)電抗器的簡化線路及其等效電路圖
Fig．2 Simplified circuit and the equivalent circuit diagram of
確規(guī)定了諧波源用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流允許
the series reaetor in the capacitor circuit
值，和不同電壓等級下諧波電壓限制值。
根據(jù)等效電路圖，n次諧波等效阻抗為
3 諧波對電容器的影響以及 電抗率的選擇
nX5(nXL—Xc／n)
分析
nx s+nx L—xC／n
3．1 電容器在諧波環(huán)境下的過電流 諧波電流分別為：
在同一條母線上有非線性負(fù)荷形成的諧波電流源 nlx．一x ，n
時 (略去電阻)，并聯(lián)電容器裝置的簡化線路及其等 n = ，，l n— Xs +n。 X“。 L- Xc／n (2)
效電路見圖 1。 c =f nXs
(31
n nX s+nXL—xC／n
式中：n—— 諧波次數(shù) ：
諧波源的第 n次諧波電流；
— —
電容器
Xr — — 系統(tǒng)基波時的感抗；
電容器組基波時的容抗；
— —
非線性負(fù)荷 電容器
串聯(lián)電抗器基波時的感抗。
， — —
圖 1 并聯(lián)電容器裝置的簡化線路及其等效電路圖
當(dāng)式 (1)n次諧波等效阻抗 的分子為零時，
Fig．1 Simplified circuit and the equivalent circuit diagram of
the parallel capacitor device 即從諧波源看入的端口阻抗為零，表示電容器裝置與
電網(wǎng)在第 11,次諧波發(fā)生串聯(lián)諧振，這樣呵得到電容
根據(jù)圖 1來分析非線性負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波電流的
器支路的串聯(lián)諧振點為：
流向。由于電容器的阻抗和頻率成反比．頻率升高阻
／n：0
抗變小，使得大部分的諧波流向電容器。因此，對于 L— c
n= Xc}x L
AIGC在2009年3期的《建筑電氣》雜志中，有一篇文章詳細(xì)探討了低壓（通常指交流電源系統(tǒng)中的額定電壓在1kV及以下）并聯(lián)電容器組在其供電回路中串聯(lián)電抗器的重要性和應(yīng)用。該文章著重闡述了以下幾個方面的內(nèi)容：
1. **背景與必要性**：介紹了電力系統(tǒng)中電容器的作用，即改善功率因數(shù)、提高設(shè)備運行效率和減少線路損耗。然而，當(dāng)大量電容器并聯(lián)接入電網(wǎng)時，可能導(dǎo)致電流諧波增大，對電力質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，這時就需要串聯(lián)電抗器來抑制電流諧波。
2. **串聯(lián)電抗器的作用**：串聯(lián)電抗器能夠有效地限制電容器涌流，降低電網(wǎng)電壓波動，防止過電壓和電容器組內(nèi)部的融冰效應(yīng)，并有助于濾除電網(wǎng)中的高次諧波電流，從而保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。
3. **參數(shù)選擇原則**：文章中詳細(xì)列舉了串聯(lián)電抗器參數(shù)的選擇依據(jù)，如額定電壓、額定電流、感抗值、補償容量等，以及與電容器組參數(shù)（如電容值、補償度、工作頻率等）之間的匹配關(guān)系，以確保串聯(lián)電抗器能有效抑制電容器產(chǎn)生的不良影響。
4. **實際應(yīng)用案例分析**：通過具體工程實例，展示了如何根據(jù)系統(tǒng)實際情況、負(fù)荷特性以及電抗器類型（鐵芯或空心等）的不同，進(jìn)行串聯(lián)電抗器的具體選型和安裝配置。
總之，《建筑電氣》2009.3期刊登的這篇文章為讀者提供了一套完整的低壓并聯(lián)電容器回路中串聯(lián)電抗器合理選用和應(yīng)用的方法論，對于從事建筑電氣設(shè)計、施工、運維的專業(yè)人士具有較高的參考價值。
