摘要：為進一步搞好設備的配套改造，加強設備管理，實現(xiàn)供電系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，減少整個供電系統(tǒng)設備的損耗，獲得*佳經(jīng)濟效益的設備運行方式，對抑制諧波串聯(lián)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(lián)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(wǎng) 功率因數(shù) 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(lián)電容器對諧波電壓*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(xiàn)不允許的溫升，特別嚴重的是當電容器組與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)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(lián)諧振的發(fā)生，電容器串聯(lián)電抗器。它的電抗率按背景諧波次數(shù)選取。電網(wǎng)的背景諧波為5次及以上時，宜選取4.5% ~ 6%；電網(wǎng)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=0.5~1%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(wǎng)背景諧波為5次及以上時，應配置K=4.5~6%。通常5次諧波*大，7次諧波次之，3次較小。國內外通常采用K=4.5~6%。配置K=6%的電抗器抑制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(wǎng)背景諧波為3次及以上時應串聯(lián)K=12%的電抗器。在電抗器電容器串聯(lián)回路中,電抗器的感抗X_LN與諧波次數(shù)虛正比；電容器容抗X_CN與諧波次數(shù)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(lián)回路的諧振次數(shù)小于5次。這樣，對于5次及以上諧波，電杭器電容器串聯(lián)回路呈感性，消除了并聯(lián)諧振的產(chǎn)生條件；對于基波，電抗器電容器串聯(lián)回路呈容性，保持無功補償作用。如電抗器電容器串聯(lián)回路在n次諧波下諧振，則:

式中X_CN/X_LN為電抗率的倒數(shù)，不同的電抗率對應不同的諧振次數(shù)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(shù)變化而造成對5次諧波的諧振。若電容器接入處，電網(wǎng)被污染嚴重，電抗率要另行計算。

  Hz

如：K=4.5%則；K=5%則

K=6%則；K=7%則

K=12%則

表1 電抗率對應的諧振次數(shù)或諧波頻率

電抗率	諧波次數(shù)	諧波頻率Hz
4.5%	4.71	235.5
5%	4.47	223
5.5%	4.26	213
6%	4.08	204

電容器串聯(lián)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，電抗器上壓降U_LN超前電流90°，系統(tǒng)電壓U_XN為兩者向量和：U_XN=U_CN-U_LN。如電抗器電抗率為6%，則：

U_LN=0.06U_CN

U_XN=(1-0.06)U_CN

U_CN=U_CN/(1-0.06)=1.064U_XN

電容器串聯(lián)電抗率為6%電抗器后，電容器端電壓為電網(wǎng)電壓的1.064倍

電容器允許產(chǎn)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(lián)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(wǎng)電壓的1.064倍電流也增加到相同倍數(shù)。無功功率補償容量是增加還是減少？電容器端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’_C

Q’_C=（U_CN/ U_XN）²Q_C=(1.064U_XN/U_XN)²

Q’_C=1.13Q_C

（2）電抗器消耗容性無功功率Q_L

Q_L=3I²X_LN=3(1.064 U_XN/U_XN)²(0.06 X_CN)

=1.064²×0.06×(3U²_XN/X_CN)=0.068Q_C

（3）實際無功功率補償容量：

Q’_C－ Q_L=(1.13-0.068) Q_C=1.062 Q_C

從上式看出，電容器串聯(lián)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(lián)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?？梢娝劝惭b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。*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優(yōu)選。當場地受到限制不能分相布置時，可采用互相疊裝式產(chǎn)品。三相疊裝式產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)無功補償。有效改善用電負荷的功率因數(shù)，具有顯著的節(jié)能效果。在TSC系統(tǒng)中采用串聯(lián)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，新鄉(xiāng)逐鹿協(xié)力電力設備有限公司是國際上**進行動態(tài)無功補償和濾波的公司。主要市場遍布國內。2005年以來，已有數(shù)百套裝置在20于省市各行業(yè)中應用。

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(jīng)常產(chǎn)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(chǎn)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(xié)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(chǎn)效率，穩(wěn)定電壓、消除閃變并能充分地利用現(xiàn)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(wǎng)周期對所有的數(shù)據(jù)進行分析1ms內據(jù)算出所需無功補償?shù)募夹g，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5~20ms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(wǎng)發(fā)生5次、3次諧波并聯(lián)諧振。

汽車工業(yè)點焊設備絕大多數(shù)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廠供電設計時就已經(jīng)考慮，把點焊機的供電布局接**衡，避免因三相不平衡而出現(xiàn)零序電流，所以在這種情況下通常采用三相平衡就可以了。參看歐美幾個大汽車公司的有關資料，點焊機的供電不平衡度為20%以下時，對供電網(wǎng)絡采用無功功率平衡補償無大礙，在不平衡度超過20%時，就應該考慮選用不平衡補償。

新鄉(xiāng)逐鹿協(xié)力電力設備有限公司的三相不平衡補償系統(tǒng)，補償電容器組額定電壓為480V，且電容器分為三組，為三角形接法，每組分別連接L1-L2、L2-L3、L3-L1。當點焊機一旦工作，控制器同步進行網(wǎng)絡檢測分析，分別確定連接L1-L2、L2-L3、L3-L1電源上的點焊機所需的無功功率，并與設定的目標值比較，在小于20ms內投切對應在L1-L2、L2-L3、L3-L1上的不同容量的電容器組，從而及時補償無功功率。

新鄉(xiāng)逐鹿協(xié)力電力設備有限公司動態(tài)無功補償?shù)膬?yōu)勢，*重要的是補償響應時間和補償電容器的接線方式。在國外公開資料中，只有新鄉(xiāng)逐鹿協(xié)力電力設備有限公司等少數(shù)公司能做到5-20ms投切全部電容器組，世界上其他有名廠家只能做到80ms或100ms投切一步電容器組。對于跨接在二相供電上的焊接系統(tǒng)的補償，*先進、**的技術是新鄉(xiāng)逐鹿協(xié)力電力設備有限公司的三角形接法的三相不平衡補償系統(tǒng)。

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河南逐鹿電力設備(集團)公司是專業(yè)從事電力變壓器、斷路器、箱式變電站、高低壓無功補償成套裝置、有源無源電力濾波補償裝置、專用諧波治理補償成套裝置等輸配電設備和電網(wǎng)電能諧波治理成套裝置研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的大型企業(yè)。集團由中外合資河南逐鹿變壓器有限公司、中外合資新鄉(xiāng)逐鹿協(xié)力電力設備有限公司、河南逐鹿電器有限公司、新鄉(xiāng)中原變壓器有限責任公司和新鄉(xiāng)逐鹿變壓器波紋油箱廠五家控股（獨資）企業(yè)組成。集團產(chǎn)品暢銷20多各省、市、自治區(qū)，先后服務于國家重點工程格爾木—拉薩鐵路和黃河二橋、深圳地鐵等重大項目，并遠銷東南亞、蒙古國等多個國家和地區(qū)。集團堅持長期引進國外技術，聘請多名國外專家到公司工作，與國內清華大學、沈陽變壓器研究所等建立了長期的人才培養(yǎng)和技術合作關系，不斷壯大自身產(chǎn)品研發(fā)實力；建立了省級企業(yè)技術中心，擁有一支強大的科研人才隊伍，取得了多項國家**，產(chǎn)品的設計、制造、質量、性能均達到國內先進水平。

新鄉(xiāng)逐鹿協(xié)力電力設備有限公司是從事高低壓輸配電設備及其相關產(chǎn)品制造的中外合資企業(yè)，公司的主要產(chǎn)品有組合式電力變電站、高低壓斷路器、高低壓開關柜及其相關產(chǎn)品、高低壓無功補償成套裝置、有源無源電力濾波補償裝置、專用諧波治理補償成套裝置等輸配電設備和電網(wǎng)電能諧波治理成套裝置等。公司利用現(xiàn)代化的企業(yè)管理方式，建立了從設計、加工、裝配到出廠的一整套嚴格的質量保證體系，并已通過ISO9000質量體系認證和“CCC”強制性產(chǎn)品認證，廣泛采用CAD參數(shù)化系統(tǒng)對產(chǎn)品進行設計和制造，配置以高等級的凈化裝配車間、先進的生產(chǎn)加工設備、完善的檢測設備和檢驗手段、**的員工素質等上等資源，建立了優(yōu)良的售后服務網(wǎng)絡，確保了產(chǎn)品的先進性和可靠性，使企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益排名始終處于較好的名次，各項技術經(jīng)濟指標在河南省均為前列。