諧波情況下的無(wú)功補償設計

3 外網(wǎng)諧波下無(wú)功補償設計

外網(wǎng)諧波補償電路串聯(lián)等值電抗特性曲線(xiàn)如圖1所示。外網(wǎng)諧波容量比較大，可以用電壓源ESK表示，k表示諧波 次數。忽略系統阻抗中的電阻，可以簡(jiǎn)單的寫(xiě)出系統基波電抗XS、電容器基波電抗XC和諧波電流IK的關(guān)系式

式（1）中， 部分是補償電容回路對外諧波的串聯(lián)等值電抗，在圖1中表現為曲線(xiàn)1。對于高次諧波，外網(wǎng)諧波的串聯(lián)等值電抗往往呈現低阻特性，甚至在某個(gè)頻點(diǎn)上呈現電抗為0，使外網(wǎng)諧波電流大量流入補償電容造成過(guò)載。

依據電網(wǎng)中沒(méi)有2、3、4 次諧波的特點(diǎn)，工程上采用在補償電容器上串接電抗器的方法來(lái)抑制諧波，此時(shí)外網(wǎng)諧波的串聯(lián)等值電抗變?yōu)椋?img onload="if(this.width>620)this.width=620;" onclick="window.open(this.src)" style="cursor:pointer" style="BORDER-BOTTOM-STYLE: none; BORDER-RIGHT-STYLE: none; BORDER-TOP-STYLE: none; FLOAT: none; BORDER-LEFT-STYLE: none" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20140213/233001_2_3.jpg" width=142 height=57>在圖1中表現為曲線(xiàn)2。

串聯(lián)電抗后，電容串聯(lián)電路的諧振頻率點(diǎn)降到了5 次諧波以下，由于系統中5 次以下的諧波含量很少，所以不會(huì )發(fā)生串聯(lián)諧振。呈現的電氣特性是，對于大于諧振頻率點(diǎn)的諧波電容串聯(lián)電路呈現感性，對于低于諧振頻率點(diǎn)的基波電容串聯(lián)電路呈現容性。

人們容易認為只要串接電抗器后電路對系統諧波呈感性就可以起到抑制諧波的作用了，其實(shí)不然，如果電路的諧振點(diǎn)選得過(guò)高，不僅不能抑制諧波，反而可能放大諧波。從圖1 的曲線(xiàn)2 的特征可以看出，盡管串接電抗后在5 次諧波頻點(diǎn)上電路特性成為感性，但其電抗的模值卻小于串電抗之前曲線(xiàn)1 的模值。也就是說(shuō)串接電抗后流入電容器的5 次諧波電流更大了。所以在選擇電抗器電抗值時(shí)應該保證串接電抗后最低次諧波的阻抗模值不降低，實(shí)際設計中可以根據系統的電壓諧波Esk的大小，計算出可能出現的最大的流入補償電容器的諧波電流，并計算出主要諧波電流和基波電流的均方根值，用均方根值校驗有諧波時(shí)電容器的過(guò)載情況。各次諧波電流的計算方式為

式中，電源的基波電抗等值電抗Xs，在簡(jiǎn)便計算中可以用變壓器短路電抗代替。

在分組投切的電容器補償系統中，電抗器要串接在分組電容器上，不能用一組電抗器帶多組電容。在電容器的補償容量可能會(huì )變小的場(chǎng)合（例如自愈式電容器），計算要有一定的富裕量，避免諧振點(diǎn)上移造成阻波失效。

也不是說(shuō)串接電抗越大越好。從圖1 可以看到串接電抗后串聯(lián)回路的基波總阻抗也減小了，而電容器的容抗并沒(méi)有變，所以當電容器串接了電抗器之后，電容器的工頻基波端電壓會(huì )升高。電壓升高后的值接近于串接電抗前工作電壓的XC/（XC-XL）倍，電抗選得越大電壓升高越多，故在選擇電容器的額定電壓時(shí)必須高過(guò)這個(gè)電壓。除考慮基波電壓升高外，還應該考慮諧波電壓會(huì )疊加在基波電壓之上出現的尖峰電壓?？捎眉夥咫妷盒ｒ炿娙萜鞫虝r(shí)過(guò)電壓能力，一般電力電容器都應達到過(guò)電壓170% 1 min 不擊穿的耐壓水平，如果所用的產(chǎn)品耐壓達不到要求，就需要把電容器額定電壓再提高10豫耀20%。