并联补偿装置电容电抗选择.pptx

无功补偿中电抗率的选择?1、降低合闸涌流时LC串联电路中电抗率的选取?2、抑制高次谐波时LC串联电路中电抗率的选取?3、串联电抗器的选取原则?4、电容器、电抗器额定电压额定容量的选取?5、计算实例2016-11-6前言在电力系统中不可避免地存在着大量的无功负荷,这些无功负荷来自电力线路、电力变压器以及用户的用电设备。由于电力线路、电力变压器和用户的用电设备主要是电感性的元件,其产生的电感性无功功率,不但会造成电能损耗、电压质量下降,而且还会占用变压器及线路容量。所以在电力系统中为了降低线路损耗,提高功率因数和电压质量,通常要在电力系统中并联连接电容器用以提供电容性无功功率,补偿系统无功的不足。并联电容器装置就是并联连接于电力系统中,用于补偿系统无功的一种无功补偿装置。其主要设备是电容器(c)和电抗器(L)。电容器主要用来向电力系统提供电容性无功功率,电抗器主要与电容器串联构成LC串联电路,用以降低并联电容器合闸投运过程中的涌流倍数,以及抑制电网电压波形畸变和控制流过电容器的谐波分量。1 、降低合闸涌流时LC串联电路中电抗率的选取当电力系统中谐波含量甚少,装设串联电抗器的目的仅为限制合闸涌流时,电抗率可选得比较小,可按断路器等设备所允许的涌流值进行选择。电容器抗涌流能力在高电压并联电容器相关国家标准中有所规定:用不重击穿的开关投运电容器时可能发生第一个峰值不大于2√2倍施加电压(方均根值),持续时间不大于1/2周波的过渡过电压;相应的过渡过电流的峰值可能达到100In:在这种情况下允许每年操作1000次。电容器投运合闸时产生的合闸涌流一般分两种情况。第一种是单组电容器投运时的合闸涌流,此时的涌流计算等值电路图如图2所示。图2中,L0表示线路的等效电感,L表示电抗器的电感,C表示电容器的电容,u表示电源上的电压,Um表示电源电压幅值,Uc表示电容器上的电压。ic表示电容器上的电流,DL为断路器。此时电路的微分方程为:L’C’+=式中,L’=+=L, C’=+=此时合闸瞬间涌流的最大值为=其中:m为电容器分组数(m=2,3,4…),当计及电源产生的涌流,忽略网络感抗(w),则由叠加原理可得=)。由=)≤100可得>%。此种合闸情况下,电抗率的选取只要满足上述条件即可将合闸涌流限制到允许范围内。应注意,当采用串联电抗器后,由此会引起电容器端电压升高;还考虑到串入电抗器经济效益,因此多组电容器投入运行时,要限制涌流,%一1%的范围内选取。2、抑制高次谐波时LC串联电路中电抗率的选取在电力系统中,安装并联电容器组是为了补偿无功功率,提高电压水平,但同时电容器组会改变系统的频率特性,当电力系统中存在的谐波不可忽视时,系统就有可能发生谐振。此时可以考虑利用串联电抗器抑制谐波,此时电抗器配置应使电容器接入系统处综合谐波阻抗呈感性。当系统中含有谐波分量时,并联电容器组的等效电路如图所示:图(一)图中:n一谐波次数,即谐波频率与电网基波频率之比;Xs一系统等值电抗;XL一电容器串接电抗;Xc一电容器电抗;Ⅰn一谐波源电流Ⅰm一流入系统的谐波电流;Ⅰcn一流入并补支路的谐波电流.==(1)==(2)式中:和分别为以为基值的系统和电容器的谐波电流放大倍数。当||>1时,称为系统谐波电流放大;当||>1时,称为电容器谐波电流放大;当||>1和||>1同时发生时,称为谐波电流严重放大。定义=/=/分别为以为基值的系统电抗率和串联电抗器电抗率,则由式(1)、(2)易推导得出;=(3)=(4)根据式(3)(4)考察4种特殊情况;①n=n1=1/:=2,=-1,即谐波次数n1下注入系统的谐波电流被放大1倍,处于谐波严重放大的第一临界点;②n=n0=1/:=∞,=∞(考虑到电阻的存在,实际上是有限大值),处于谐波谐振点,谐振次数为n0,注入系统和电容器支路的谐波电流被放大许多;③ n=n2=1/:=-1,=2,即谐波次数n2下电容器支路的谐波电流被放大一倍,处于谐波严重放大的第二临界点;④n=n0’=1/:=0,=1,此时电容器支路处于串联谐振点,谐振次数为n0’,由谐波源产生的n0’次谐波完全被电容器支路吸收,即呈完全滤波状态;上述各临界点和谐振点将整个频域空间划分为4个谐波放大区域:①n<n1时,②n1 <n<n2时,||>2,||>2,此时注入系统和电容器支路的谐波电流同时被放大了一倍以上,这个频率范围称为谐波严重放大区域;③n2 <n<n0’时,,此时电容器支路的谐波电流被轻度放大;④n>n0’时,此时的电容器支路成感性,它和系统一起各分担一部分谐波源发出的谐波电流。