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串联电抗器的无功补偿电容器组容量变化注意问题

2017-06-11 17:18阅读:
无功补偿电容器组广泛应用于电力系统各个领域,对电网安全稳定运行、节能降耗和谐波滤除等起着关键作
用。虽然无功补偿原理和无功补偿设备种类繁多,但最常用、最经济和最普及的仍是固定容量的无功补偿电容器
组。为了降低电容器组投切过程中瞬问涌流对电网和控制设备的冲击,抑制电网谐波污染对电容器组的破坏,同时
对谐波起到一定的进线电抗器滤除作用,近年来,固定补偿电容器组已广泛采用串联电抗器的组合补偿方
式。进线电抗器
现状概述
随着各种非线性负荷的小断涌现,电网谐波污染问题越来越严重,电抗器各类变频设备、整流设备甚至部分家用电器
都会产生谐波污染。由于谐波频率相对于50Hz的工频要高得多,一般为工频的3, 5, 7. 11. 13倍,因此对电容
器等电气设备影响会很大。为了降低和消除谐波污染,防比操作过电压和限制短路电流,无功补偿电容器组广泛采
用串联电抗器的补偿方式。在串联电抗器的无功补偿电容器组中,电抗器容量一般按无功补偿电容器组容量的一定
百分比配置。在无功补偿电容器组容量较小且电网无谐波污染时,一般仅配置0.500^-1%的串联电抗器,其主要作
用是抑制电容器合ICJ涌流;当补偿处电网存在3次谐波污染时,一般配置12%串联电抗器,其作用小仅是抑制电
容器合ICJ涌流,还可以消除部分3次谐波污染;当补偿处电网存在5次谐波时,一般配置5%串联电抗器,其作
用小仅是抑制电容器合ICJ涌流,还可以消除部分5次谐波污染。进线电抗器
2电容器组容量变化出现的问题及分析
串联电抗器的无功补偿电容器组均按电容器满容量配置电抗器,即5 OOOkvar电容器组按5%配置电抗器时的电
抗器容量为250kvar,按12%配置电抗器时的串联电抗器容量为600kvar。每个串联电抗器的无功补偿电容器组中,电
抗器是单一的,没有变化的可能。但是,无功补偿电容器组一般由若干只电容器组合而成,如lokV电容器组一般
采用每只容量为100, 200, 334kvar的单相电容器组合成较大容量的电容器组,而低压电容器一般采用每只容量为
5, 10, 15, 30kvar的三相电容器组合成较大容量的电容器组,这就为电容器容量变化提供了可能。
电容器容量变化的原因主要有两个:一是单只或多只电容器熔丝(包括内熔丝)熔断,小得小减容,以334kvax
电容器组成的5 OOOkvar电容器组为例,只要1只电容器出现问题小能继续运行,就应退出另两相的2只电容器,
以保持三相补偿平衡,容量就变为5 OOOkvar - 3 X334kvar=4 OOOkvar;二是补偿处需补偿的无功功率与配
置的无功补偿电容器组容量相差较大,特别是投入无功补偿电容器组出现过补偿,而退出无功补偿电容器组功率因
数又明显偏低的情况,需降容量。进线电抗器
降低串联电抗器的无功补偿电容器组容量主要产生两方面小良影响:一是导致电容器组承受电压升高,超出其
额定电压,致使电容器组发热甚至烧毁;二是可能导致电容器组接近危险的高次谐波谐振区域,强大的串联谐振电
流会造成设备烧毁。
串联电抗器的无功补偿电容器组本质上也是一个LC串联电路。设系统电压为U}电容器组电压为U,-,电抗
器电压为U,,电容器组电压与电抗器电压方向相反,则有:
U、一UU,. (1)
电抗器电抗率k由电抗器电抗与电容器组容抗的百分数表示,即:
kX,. / X%S,_ / S,-%(2)
式中,X,为电抗器电抗;X,.为电容器组电抗;S,为电抗器容量;S,为电容器组容量。进线电抗器
电抗器电压为:
U,U}-Xk (3)
由式(1)、式(3)得电容器组电压:
U,.U}/ C1k) (4)
当电容器组容量降低时,其容纳增加,容抗降低。由于电抗器电抗小变,因此根据式(2)可知电抗率k将增
大,也就是电容器组承受电压升高。
以额定电抗率为5%的电容器组为例。根据式((4),正常运行电容器组承受电压以=U}/C1-50o)=1.053U};
当减容20%时,电容器组承受电压以.= U}/;1-6. 2500)=1. 067U};当减容50%时,电容器组承受
电压U,-=U}/C1-1000)1. 111U}。由此可知,电容器}$减容小仅会导致电容器组承受电压升高,还会使串联电
杭器的无功补偿电容器组实际电抗率升高。
以电抗率为2.5%5%12%的电容器组为例,减容后实际电抗率和电容器实际承受电压见表1,电容器组容
量变化与其承受电压的关系如图1所示。进线电抗器
4结束语
串联电抗器的无功补偿电容器组调整容量时,应重点考虑两方面问题:一是电容器减容后的承受电压是否超过其额
定电压及最大长期运行电压;二是电容器组安装处的谐波情况,以及电容器减容后是否接近某次谐波的谐振范围,并且
在尽量远离谐波谐振范围的同时,应确保在某次谐波附近时电抗器该次谐波的感抗大于电容器该次谐波的容抗。

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