浅议变电站电容器组串联电抗器的作用

【摘要】电容器组配套设置的串联电抗器是为了限制合闸涌流和限制谐波两个目的，是降低电容器组在合闸过程中产生的涌流倍数和涌流频率对电容器组的影响；能限制操作过电压，滤除指定的高次谐波，同时抑制其它次谐波放大，减少电网中电压波形畸变。

【关键词】电容器组 ，电抗器 ，作用

【 abstract 】 capacitor set of serial reactor is supporting set off in order to limit the current and limiting harmonic two purposes, is to reduce capacitor set off in produces in the process flow and flow of multiple frequency to the influence of the capacitor set; Can limit operating over-voltage, filter out designated higher harmonic, at the same time, other times suppress harmonic amplifier, reduce the power of the voltage waveform distortion.

【 key words 】 of capacitors, reactor, role

中图分类号：TM411+.4文献标识码：A 文章编号：

电抗器的特性

1、铁芯电抗器

噪声大、电抗器线性度差、能引起漏磁、局部过热，易发生磁饱和，烧毁线圈。系统过压、过流和谐波的影响，致使铁芯过饱和电抗值急剧下降，抑制谐波的能力下降，抗短路电流能力低。干式铁芯式电抗器除上述缺点外，还不能在室外运行。

2、干式空芯电抗器

干式空心电抗器结构上不用任何铁磁性材料，因此，线性度大大优于铁芯电抗器，应该首选。但由于没有铁芯，绕组中通过单位电流所产生的磁通较小，所以体积较大。再有空心电抗器附近存在磁导体的话，将使电抗值升高，在正常情况下电抗器的磁通在空气中形成回路，但安装场所屋顶、地面、墙壁、围栏等如有铁钢等磁性材料存在，则会在其中引起发热，因此空心电抗器在安装时对周围物体有一定距离要求，同时为避免相邻两组电抗器相互影响，同样也需要保持一定距离。

3、半芯电抗器

半芯电器是介于铁芯电器和空芯电抗器之间的一种新型电器，在空芯电抗器绕组内加上不闭合磁路的铁芯，使半芯电抗器具有铁芯电抗器和空芯电抗器的优点。组成全新的半芯电抗器，半芯电抗器线直径比空芯电抗器直径小20% 电抗器损耗低25%，线性度接近于直线，阻抗不随电流增加而减小，噪声低于50db。便于在柜内安装，是无功补偿比较好的串联电抗器。

串联电抗器的选型原则

用电企业都有自身的特点，对设备有不同的要求，干式电抗器有噪音小、电抗器的线性度好、机械强度高、安装简单等特点；油浸电抗器损耗小、占地面积小、线性度不好、噪音大。因此，采用什么样的电抗器应综合考虑。串联电抗器主要作用是抑制谐波、限制涌流和滤除谐波。电抗率是电抗器的主要参数，电抗器的大小直接影响它的作用。

高次谐波对电容器组的危害

由于容抗与电源频率成反比，当高次谐波电压作用于电容器组上时，因高频率谐波使电容器容抗减小，所以通过电容器内的电流增大；换言之，此时，在基波电流的基础上又增添了电流谐波分量，这样波形势必发生畸变，结果使系统阻抗产生谐波过电压叠加于原电压上，造成电压波形畸变放大。同时，通过电容器组的电流还与其电容量有关，容量愈大，容抗愈小，进而使电流更大，故在投入大容量电容器组时，上述畸变过电压更为严重。谐波过电压不仅会使系统电流、电压的波形发生畸变，而且还会造成：

电能质量变坏。

电气设备损耗增加。

电气设备出力降低。

绝缘介质加速老化。

影响控制、保护、检测装置的工作精度及工作可靠性。特别是因高次谐波激发引起谐振的情况下，极易导致电容器过负荷、发热、振动及异常噪声直至最终被烧毁，同时还可能引起过流保护误动作、熔断器熔丝熔断、电容器组无法合闸等事故或障碍。尤其当电容器组距离谐波较近处，所造成的后果更为严重。为此，实施技术手段对谐波进行抑制非常重要，常用的方法比如采用串联电抗器、加装滤波装置。我们通常采用谐波滤波装置对3次谐波进行抑制，采用串联电抗器对5次及以上谐波进行抑制。

串联电抗器作用

抑制高次谐波危害

电网在运行时不可能没有谐波，很多电气设备和用电设备在运行时都会产生谐波，只不过一般情况下对电网波形影响不大，不会危及正常的供电和用电，但某些情况则不同，如变压器铁心饱和、电弧炉炼钢，大型整流设备，都会对电网带来严重的谐波干扰，影响供电质量，因此必须加以治理。为了回避谐波的影响，必须采取消除谐波影响的措施，其中一条重要的措施就是在电容器回路中串联一定数值的电抗器，即造成一个对n次谐波的滤波回路。实际运行中，各变电站普遍采有在回路中串联12%电抗构成3次谐波滤波器，12%电抗率的含义是指串联电抗器的感抗值为该回路电容器容抗值的12%，而用串联6%电抗构成5次谐波滤波器。不正好采用11%和4%，而是稍大一点，目的是使电容器回路阻抗呈感性，避免完全谐振时电容器过电流。当变电站母线上具有两组以上电容器组，且既有串联大电抗的电容器组又有串联小电抗的电容器组时，电容器组的投切顺序是一个应该考虑的问题。投切顺序不合理可能造成不良后果。由对谐波电流的分析可知：当电容器回路呈电感性时，电容器回路和系统阻抗并联分流，可使流入系统的谐波电流减小。当电容器回路呈电容性时，由于电容器的“补偿”作用，电容器回路在谐波电压作用下，将产生的谐波电流流入系统，这时将使系统谐波电流扩大，并使母线电压波形发生畸变。

降低电容器组的涌流倍数和涌流频率

降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，以保护电容器和便于选择配套设备。加装串联电抗器

后可以把合闸涌流抑制在1+电抗率倒数的平方根倍以下。通常要求应将涌流限制在电容器额定电流的20 倍以下，为了不发生谐波放大，要求串联电抗器的伏安特性尽量为线性。网络谐波较小时，采用限制涌流的电抗器；电抗率在0.1%－1%左右即可将涌流限制在额定电流的10 倍以下，以减少电抗器的有功损耗，而且电抗器的体积小、占地面积小、便于安装在电容器柜内。采用这种电抗器是即经济，又节能。

提高短路阻抗，减小短路容量，降低短路电流

无功补偿支路前置了串联电抗器，当出现电容器故障时，例如电容器极板击穿或对地击穿，系统通过系统阻抗和串联电抗器阻抗提供短路电流，由于串联电抗器阻抗远大于系统阻抗，所以有效降低了电容器短路故障时的短路容量，保证了配电断路器断开短路电流可能，提高了系统的安全、稳定性能。

减少电容器组的投切涌流，降低涌流暂态过程的幅值，有利于接触器灭弧

接触器投切电容器的过程中都会产生涌流，串联电抗器可以有效抑制操作电流的暂态过程，有利于接触器触头的断开，避免弧光重燃，引起操作过电压。降低过电压的幅值，保护电容器，避免过电压击穿或绝缘老化。

减小操作电容器组引起的过电压幅值，避免电网过电压保护

接触器投切电容器的过程中都会产生操作过电压，串联电抗器可以有效抑制接触器触头重击穿现象出现，降低操作过电压的幅值，保护电容器，避免过电压击穿或加速绝缘老化。

结论

变电站并联电容器组可以提供无功功率，便于母线电压的调整，从而获得重大的社会经济效益，因此在实际中被广泛地使用。电容器组中的串联电抗器是串联在高压并联电容器回路中，通过限制合闸涌流，抑制谐波放大来保护并联电容器避免损坏，但是如果串联电抗器选择不当，不仅不能保护并联电容器的安全运行，而且还会造成并联变压器的损坏。