【電抗器原理】實(shí)例解析電抗器的串聯(lián)電抗器應(yīng)用

      1、電抗器的串聯(lián)電抗器可借鑒的工程實(shí)例   
      根據(jù)電容裝置接入處電網(wǎng)背景諧波情況，因地制宜地選用串聯(lián)電抗器（電容器與串聯(lián)電抗器參數(shù)的正確匹配），以達(dá)到抑制諧波和確保裝置及其相連電網(wǎng)的安全運(yùn)行，雖屬穩(wěn)妥，但僅適用于后續(xù)的工程或者已建工程的技術(shù)改造。以下列舉電容裝置工程實(shí)例，提供借鑒的經(jīng)驗(yàn)：　　
 
      A、當(dāng)電容裝置處3次（背景）電壓諧波含量已超過或接近于標(biāo)準(zhǔn)限值時(shí)，宜選用12％串聯(lián)電抗器。杭州220kV聞堰35kV2×18Mvar電容裝置改建工程采用此方案（原裝置系用6％串聯(lián)電抗器）。此方案優(yōu)點(diǎn)能有效抑制3次諧波；缺點(diǎn)是損失12％無功補(bǔ)償容量，增加0．2％有功損耗（對(duì)應(yīng)于0．2％電容裝置容量即有功損耗達(dá)72kW），以及串聯(lián)電抗器裝備投資高等等。　　
 
      B、當(dāng)電容器裝置處的背景諧波以3、5次為主，且兩者含量均較大（包括其中之一已超標(biāo)或接近標(biāo)準(zhǔn)限值），宜采用電抗率為12％與5％～6％串聯(lián)電抗器混裝方式，以保證抑制3次諧波放大為前提（據(jù)驗(yàn)算，串接12％串聯(lián)電抗器的電容器組容量大于總裝置容量的15％即可，詳見文獻(xiàn)［1］，500kV房山變電站等多處電容裝置采用這種混裝方式。該方案優(yōu)點(diǎn)是比全部串接12％方案可顯著降低無功與有功損耗，以及設(shè)備投資（因?yàn)榇��?％～6％串聯(lián)電抗器的電容裝置容量可占總?cè)萘康?0％左右），可獲得抑制3次和5次及以上諧波的良好效果；缺點(diǎn)是對(duì)投切程序要求先投12％的電容器組后投低電抗率的電容器組，切除則相反，其次是兩種不同額定電壓的電容器要慎防錯(cuò)裝錯(cuò)用。以上缺點(diǎn)是對(duì)該方案持疑議之所在。筆者認(rèn)為利大于弊。　　
 
      C、當(dāng)電容裝置處背景諧波以3次為主，5次及以上諧波含量較小，且經(jīng)驗(yàn)算電容裝置投入后雖引起3次諧波有所放大但未超標(biāo)且有裕度，應(yīng)選用0．1％～1％串聯(lián)電抗器（或采用阻尼式限流器，其中串聯(lián)電抗器電抗率為0．1％～0．5％）。東北電網(wǎng)樞紐變電所近年來新建的電容裝置大多選用1％及以下串聯(lián)電抗器，其中沈陽沙嶺變66kV60Mvar電容器組選用的進(jìn)口干式空芯串聯(lián)電抗器，電抗率為0．13％［2］；浙江220kV躍新變（35kV電容裝置）［3］和福建220kV山兜變（10kV電容裝置）等20多所樞紐變電站大容量電容裝置，以及華東電網(wǎng)110kV及以下變電所成千組中小型電容裝置選用阻尼式限流器，除個(gè)別場(chǎng)所外（見下文）絕大多數(shù)電容裝置安全運(yùn)行。不言而喻，該方案的優(yōu)點(diǎn)是電容裝置中串聯(lián)電抗器的無功和有功損耗小，設(shè)備投資省，缺點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)諧波有所放大，要注意加強(qiáng)諧波監(jiān)測(cè)管理�！　�   

      D、當(dāng)電容裝置處背景諧波以3、5為主，且含量已接近標(biāo)準(zhǔn)或超標(biāo)，而3次諧波含量很小時(shí)，應(yīng)選用5％～6％串聯(lián)電抗器，忌用0．1％～1％串聯(lián)電抗器。如浙江鄞縣110kV甲村變10kV電容裝置原配用阻尼限流器，后負(fù)荷性質(zhì)發(fā)生變化，諧波源未采取治理措施，5、7次（背景）諧波電壓含量高達(dá)5．7％與3．5％以上，導(dǎo)致電容裝置發(fā)生諧振設(shè)備損毀。后將電容裝置改建為5次諧波濾波器，效果良好。　　
 
      E、對(duì)于新建的輸變電工程，無從得知電網(wǎng)背景諧波，電容裝置（尤其是分期擴(kuò)容的電容裝置）宜選用阻尼式限流器，限流器中串聯(lián)電抗器的額定電流按電容器組的最終容量考慮選擇。至于防治諧波應(yīng)在諧波源就地治理，該方案在浙江電網(wǎng)已有數(shù)處采用。   

      2、電抗器的串聯(lián)電抗器選用方案比較示例　　
      為了進(jìn)一步說明串聯(lián)電抗器優(yōu)選的必要性，以及通過優(yōu)選可獲得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，特以110kV及以下變電所裝設(shè)10kV 3Mvar電容裝置工程為例，進(jìn)行串聯(lián)電抗器選用方案比較�！　�
 
      首先，了解到電容裝置接入電網(wǎng)的背景諧波以3次諧波或3、5次為主，且其含量為標(biāo)準(zhǔn)限值的50％以內(nèi)，經(jīng)驗(yàn)算電容器串接阻尼式限流器（GZX－250／10）和6％串聯(lián)電抗器，雖對(duì)電網(wǎng)3次諧波有不同程度放大（后者大于前者，但前者對(duì)5次諧波也有所放大），但均未超標(biāo)（包括電網(wǎng)電壓波形總畸變率）。因此，兩種方案在技術(shù)上都是可行。兩方案的裝置參數(shù)配置如表1所示�！　�
 
      對(duì)兩種方案的設(shè)備投資（限流器或串聯(lián)電抗器的設(shè)備費(fèi)），增補(bǔ)串聯(lián)電抗器的無功損耗所需的投資；年運(yùn)行費(fèi)用，包括串聯(lián)電抗器引起電能損失費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)等進(jìn)行比較，如表2所示�！　�
 
      從比較結(jié)果可見，電容器組配用阻尼式限流器比配用6％串聯(lián)電抗器，無論是設(shè)備投資，還是運(yùn)行費(fèi)用，都是顯著節(jié)省。尤其是6％串聯(lián)電抗器的有功損耗和無功損耗，分別是限流器的21．6倍和35．3倍。故對(duì)于已建設(shè)投運(yùn)配用6％串聯(lián)電抗器的電容裝置，如更換配用限流器，只要運(yùn)行半年多所節(jié)省的電費(fèi)即可償還新購(gòu)限流器的費(fèi)用。   

      3、關(guān)于電抗器的串聯(lián)電抗器應(yīng)用結(jié)論  
      A、電網(wǎng)3次諧波的普遍存在及其影響應(yīng)引起高度重視。要特別注意防止大容量電容裝置對(duì)3次諧波的嚴(yán)重放大與發(fā)生諧振。
 
      B、電容裝置中串聯(lián)電抗器的選用，宜作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，在符合抑制諧波和確保裝置及其相連電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，應(yīng)把節(jié)省設(shè)備投資和電能損耗作為優(yōu)選原則。

      C、對(duì)于已建投運(yùn)的電容裝置，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)注意運(yùn)行條件的動(dòng)態(tài)變化，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)選用的串聯(lián)電抗器或阻尼式限流器作必要的更換調(diào)整（有時(shí)還涉及電容器的更換）。采用阻尼式限流器或0．1％～1％串聯(lián)電抗器者，要防止對(duì)5、7次諧波的嚴(yán)重放大或諧振；采用5％～6％串聯(lián)電抗器者，要防止對(duì)3次諧波的嚴(yán)重放大或諧振；凡不必采用5％及以上串聯(lián)電抗器者，宜換用阻尼式限流器，可獲取顯著的經(jīng)濟(jì)效益。