關(guān)聯(lián)電抗器的諧波抑制與電抗率的選擇

臧瑞民,謝宏偉,耿文晶

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關(guān)聯(lián)電抗器的諧波抑制與電抗率的選擇

臧瑞民1,謝宏偉2,耿文晶1

1. 國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司電力科學(xué)研究院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020 2. 國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020

諧波的存在將對供電系統(tǒng)造成極大的危害，在電容器回路中串聯(lián)合適的電抗器成為抑制諧波的有效措施。然而，由于不同的電抗器的電抗率不同，其抑制諧波的作用也千差萬別，因此，電路中串聯(lián)合適電抗率的電抗器是一種非常有效的解決手段。本文為選擇合適的電抗率，通過分析諧波對電力系統(tǒng)以及不同電抗率對諧波的影響，并通過實(shí)際驗(yàn)證篩選最佳電抗率。

諧波抑制; 電抗率; 串聯(lián)電抗器

隨著經(jīng)濟(jì)生活水平的提高和對美好生活的需求，大量非線性負(fù)載應(yīng)用在當(dāng)前電力系統(tǒng)之中，從而產(chǎn)生各種諧波危害。為了減少諧波危害，通常會將電力電容器引入電力系統(tǒng)用來調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的電壓和功率參數(shù)，因此電容器成為電力系統(tǒng)中重要的電力設(shè)備。為減少電容器和電抗器因諧波問題導(dǎo)致電力事故的數(shù)量和損失。本文在諧波影響分析的基礎(chǔ)上，分析不同的電抗率對電路中諧波的作用，分析出最佳電抗率，從而為選擇最佳電抗率提供一定指導(dǎo)。

1 諧波對補(bǔ)償系統(tǒng)的影響

1.1 造成電容器過電流

正常條件下，電路可以平穩(wěn)運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)高次諧波時(shí)，公式（1）和公式（2）中的會增大，當(dāng)()增大會導(dǎo)致X()增大，相反()減少會導(dǎo)致X()減少。

1.2 與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振

電路中的諧波有兩個(gè)流動(dòng)方向：流經(jīng)X()或流經(jīng)X()，則回路阻抗數(shù)學(xué)公式為：

2 不同串聯(lián)電抗率對系統(tǒng)諧波的影響

2.1 串聯(lián)電抗率的等效推導(dǎo)

供電系統(tǒng)等值回路如圖1所示。

圖1 電力系統(tǒng)簡化圖與等效回路

圖1中，X為基波容抗；I和I為諧波電流和流入系統(tǒng)電流；X為阻抗；I和U為系統(tǒng)電流和母線電壓；X為電抗；為諧波次數(shù)；則I和I可由公式（4）表示：

由于=X/X，結(jié)合公式（4）推導(dǎo)可得公式（5）：

式中，Q和S分別為容量和短路容量，并且S=X/X=Q/D。

2.2 不同電抗率對諧波抑制的影響

3 電抗率的選擇分析

式中，S為母線短路容量；Q為電容器裝置容量；那么，供電系統(tǒng)支路的串聯(lián)諧振點(diǎn)數(shù)量為：

將系統(tǒng)以及元件的參數(shù)放在表1中。

表1 系統(tǒng)和元件詳細(xì)參數(shù)

假定先確定電抗率為6%，當(dāng)取值為3和5時(shí)，諧振電路的電容器的容量計(jì)算過程為：

由上述計(jì)算可知，即當(dāng)電抗率在6%時(shí)，電容器可以避免電路諧振問題。

表2 7次諧波電壓放大率

對于低于三次的諧波，其>11.1%；對于低于5次的諧波，需要保證>4%。不同電抗率選擇設(shè)置為0.1%、1%、4.5%、12%計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表 3 7次諧波電壓放大率

通過詳細(xì)結(jié)果可知，當(dāng)電容器配置電抗率=12%時(shí)，整個(gè)供電系統(tǒng)的FVN只有0.51，由此可見，當(dāng)電容器配置12%的電抗率時(shí)是比較合理的選擇。

4 結(jié)論

在電網(wǎng)系統(tǒng)中串聯(lián)電抗器是解決諧波問題的重要手段，它可以很好的抑制諧波，保護(hù)整個(gè)電網(wǎng)。但是不同的電抗器具有不同的電抗率，其起到抑制諧波的效果也不一樣，本文計(jì)算分析電網(wǎng)中串聯(lián)電抗率的選擇問題，通過多組不同電抗率的計(jì)算分析，并且與現(xiàn)場實(shí)際情況對比，得出了我國電網(wǎng)串聯(lián)電抗器的最佳電抗率。

[1] 潘艷,劉連光,胡國新.補(bǔ)償電容器串聯(lián)電抗對無源LC濾波器性能的影響[J].電網(wǎng)技術(shù),2001,25(7):56-59

[2] 姜齊榮,謝小容,陳建業(yè).電力系統(tǒng)并聯(lián)補(bǔ)償：結(jié)構(gòu)、原理、控制與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2004

[3] 曲學(xué)基,曲敬鎧,于明揚(yáng),等.電力電子濾波技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008

[4] 吳紅波.干式串聯(lián)鐵心電抗器設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題[J].高壓電器,2010,46(6):103-105

[5] 李陽林,萬軍彪,黃瑛.10 kV干式空心串聯(lián)電抗器故障原因分析[J].電力電容器與無功補(bǔ)償,2011,32(3):58-61

[6] 張華軍,黃鵬,蘇義鑫.基于多目標(biāo)優(yōu)化算法的交流電抗器參數(shù)設(shè)計(jì)[J].船電技術(shù),2018(1):1-4

[7] 杜歡.串聯(lián)電抗器噪聲分析及其電抗率的選擇[J].供用電,2017,34(5):60-63

[8] 吳米佳,盧錦玲.基于改進(jìn)粒子群算法與支持向量機(jī)的變壓器狀態(tài)評估[J].電力科學(xué)與工程,2011,27(3):27-31

The Harmonic Suppression of Series Electric Reactors and Selection for Resistance Rate

ZANG Rui-min1, XIE Hong-wei2, GENG Wen-jing1

1.010020,2.010010,

The existence of harmonic has brought great harm to the power supply system, and it has become a common and effective measure to suppress harmonic with suitable series electric reactors in a capacitor circuit. However, different reactors can produce different effects because the resistance rate is different, and the effect of suppressing harmonics is also very different. Therefore, it as an effective way to connect electric reactors with suitable electric resistances in a circuit. In order to select a suitable electric resistance, we analyzed the effect of harmonics on electric system and effects of electric resistances on harmonics, and it was verified byway of experiments.

Harmonic suppression; electricity resistance; series reactor

TM531.4

A

1000-2324(2019)03-0486-03

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.028

2018-05-23

2018-06-15

臧瑞民(1975-),女,本科,高級工程師,主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)方向. E-mail:mdzrm59@163.com