在并联电容器的回路中串联适当电抗率的电抗器是解决谐波放大, 保护低压电容器非常有效和可行的方法。串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制电容器的合闸涌流, 防止谐波对电容器造成危害, 避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和发生危害系统安全运行的谐波谐振。但是串联电抗率要适当, 且选择电抗率要考虑所接入电网的背景谐波。

1　串联电抗器对合闸涌流的限制作用

串联电抗器的主要作用是抑制谐波和限制合闸涌流, 电抗率是串联电抗器的重要参数, 电抗率的大小直接影响着它的作用, 选用电抗率就要根据它的作用来确定。

当电网中谐波含量甚少, 装设串联电抗器的目的仅为限制电容器组追加投入时的涌流, 电抗率可选得比较小, 一般为0.1% ～ 1%, 在计及回路连接电感(可按1μH/m考虑)影响后, 可将合闸涌流限制到允许范围。在电抗率选取时可根据回路连线的长短确定靠近上限或下限。

1)单组电容器投入时的合闸涌流

未串联电抗器及串联不同电抗率的电抗器合闸涌流大小见表1。

表1　串联不同电抗率的电抗器合闸涌流

2)可限制电容器组背靠背追加合闸涌流

在同一母线上并接有多组(两组及以上)电容器组, 当已有1组及以上电容器组在运行, 再投入1组电容器时将产生“背靠背追加合闸涌流”,电容器组必须串联电抗器加以抑制, 否则将危及装置的安全。通常的方法是在电容器组回路中串接0.1% ～ 1%串抗即可。单组电容器投入, 合闸涌流通常不大, 当电容器组接入处的母线短路容量不超过电容器组容量的80倍时, 单组电容器的合闸涌流不超过10倍。在同一母线上并联多组电容器时, 电容器组追加投入时涌流倍数较大, 组数多时最后一组投入的涌流最大。高频高幅值涌流对开关触头和设备绝缘会造成损害。根据国内多年的运行经验, 20倍涌流未见对回路设备造成损坏, 这是一个经验数值不是科学试验值, 目前大家接受这样一个限值, 建议按此考虑, 所以, 在同一母线上电容器分组投切时, 在保证补偿精度的同时, 电容器的分组数越少, 最后一组电容器投入时产生的涌流越小, 对开关和系统的冲击越小。而且多组电容器投切时如果在系统不存在谐波的情况下, 宜串联0.3% ～ 1%限制合闸涌流的电抗器, 将电容器的合闸涌流峰值限制在电容器额定电流峰值的20以内。

总回路装设的限流电抗器实际上加大了回路电感, 当分组回路的电感较大时, 系统限流电抗器电感的影响相对较小, 甚至可以忽略, 而分组回路装小电抗或不装电抗器时, 则需考虑限流电抗器电感的影响, 忽略它可能会造成较大的误差使分组回路的电抗率失准, 限流电抗器电流流过电容器时将引起电压升高, 可根据其电感参数予以考虑。

2　串联电抗器对谐波的抑制作用

1)电容器装置与谐波源在同一母线上的电路模型图见图2。

图2　电容器装置电路模型图

当同容量同电抗率电抗器的电容器组投入不同短路容量的系统运行, 对5次谐波的抑制作用, 当系统短路容量越大, 则抑制作用越小(F值越大), 系统的短路容量越小,则抑制作用越大(F值越小)。

电抗器电抗率选择的一般原则

1)当仅用于限制电容器的合闸涌流时, 电抗器宜选择电抗率为0.1% ～ 1%；

2)当并联电容器组接入电网处的背景谐波为5次及以上时, 电抗器的电抗率宜取4.5% ～ 6% ;

3)当并联电容器组接入电网处的背景谐波为3次及以上时, 电抗器的电抗率宜12%, 也可选用4.5% ～ 6%和12%两种电抗器, 但需校验电容器投入后, 3 次谐波的放大是否越过或接近国标限值。

4)对于采用0.1% ～ 1%的串联电抗器, 要防止对5次、7次谐波的严重放大或谐振;对于采用4.5% ～ 6%的串联电抗器, 要防止对3次谐波的严重放大或谐振。