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1、电容器与电抗器基础知识讲座,讲座人：陈超秦皇岛华源电子科技发展有限公司,什么是电抗器,把具有电感作用的绕线式的静止感应装置称为电抗器。,电抗器的分类和作用,按相数分：单相和三相电抗器按冷却装置种类分：干式和油浸电抗器按结构特征分：空心式电抗器、铁心式电抗器 按安装地点分：户内型和户外型电抗器,按用途分：1、并联电抗器:一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。2、限流电抗器:串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。3、滤波电抗器:在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。,4、消弧电抗器:又称消弧线圈，接在三相变压器的中性点和地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电
2、流，补偿流过中性点的电容性电流，使电弧不易持续起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。,5、通信电抗器:又称阻波器，串联在兼作通信线路用的输电线路中，用来阻挡载波信号，使之进入接收设备，以完成通信的作用。,6、电炉电抗器:和电炉变压器串联，用来限制变压器的短路电流。7、起动电抗器:和电动机串联，用来限制电动机的起动电流。,串联电抗器的作用,1、降低电容器组的涌流倍数和涌流频率。2、可以吸收接近调谐波的高次谐波，降低母线上该谐波电压值，减少系统电压波形畸变，提高供电质量。,3、与电容器的容抗处于某次谐波全调谐或过调谐状态下，可以限制高于该次的谐波电流流入电容器组，保护了电容器组。4、在并联电
3、容器组内部短路时，减少系统提供的短路电流，在外部短路时，可减少电容器组对短路电流的助增作用。,5、减少健全电容器组向故障电容器组的放电电流值。6、电 容 器 组 的断路器在分闸过程中，如果发生重击穿，串联电抗器能减少涌流倍数和频率，并能降低操作过电压。,什么是电容器,电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容的符号是C。,电容器的种类和作用,1、并联电容器：并联在电网上用来补偿电力系统感性负载的无功功率，以提高系统的功率因数，改善电能质量，降低线路损耗；还可以直接与异步电机的定子统组并联，构成自激运行的异步发电装置。2、串联
4、电容器：主要用来补偿线路的感抗，提高线 路末端电压水平，提高系统的动、静态稳定性，改善线路的电压质量，增长输电距离和增大电力输送能力,3、耦合电容器：主要用于高压及超高压输电线路的载波通信系统，同时也可作为测量、控制、保护装置中的部件。4、均压电容器：一般并联于断路器的断口上，使各断口间的电压在开断时分布均匀。5、脉冲电容器：用于冲击分压、振荡回路、整流滤波等。,什么是电抗率,GB50227-2008并联电容器装置设计规范中的定义：并联电容器装置的串联电抗器的额定感抗与串联连接的电容器的额定容抗之比，一百分数表示。,电容容量与容值的换算,电容器Q容量Kvar换算C容值uF公式I0.314CUC
5、=Q/0.314UU Q容量单位KvarC容值单位uF,计算例子,例1：1Kvar 额定电压为0.4KV 计算容值uf Q=2fCUUC=Q/2fUUC=1000/（23.1450400400）FC=1000/50240000C=0.000019904450.00001990445(F)1000000=19.90445(uf),串联电抗器限制投入瞬间的涌流,采用自动投切或经常操作投切的并联装置的电容器回路中必须串联一定数值的电抗器，限制投入瞬间的冲击过电流倍数，保证电容器的使用寿命，以及相应电气元件的承受能力。,电容器不加串联电抗器投入系统，瞬间相当于短路，其冲击涌流可达数几十倍，甚至上百倍，
6、而电容器能承受80100 倍的涌流倍数时，仅能承受约1000 次，这样一来就必须串联电抗器限制涌流倍数，保持电容器的正常使用。,串联电抗器限制涌流的原因,冲击涌流倍数估算公式,式中，XC 为电容器基波容抗（容性）；XL 为电抗器基波感抗（感性）,不同 XL串联值，则涌流倍数就不同，如用标么值表示，XC=100，则当XL/XC的不同百分数的涌流倍数为：,从限制投入瞬间（0.10.2s）冲击涌流倍数，串联2或3XC的电抗器也就可以了，均可限制在10 倍以下，一般电器元件都是可以承受的，但考虑到系统的谐波电流的放大影响，其串联多大值就不可忽视了。,串联电抗器的并补装置谐波放大现象的分析,供电系统并补
7、装置的简化电路,等值阻抗图,图中In 表示产生谐波的用电设备：电力电子变流设备，电视机荧光灯等非线性设备，其这些设备容量与供电系统相比则是很小很小，则可认为其内阻抗很大很大（相当于无穷大），则可视为产生的谐波为恒流源。,X s1为系统基波阻抗Xc1为电容器基波阻抗X L1为串联电抗器的基波阻抗,在谐波条件下谐波阻抗分别为：式中，n表示n次谐波，（即50Hz的倍数）。,从等值阻抗图可见，流入并补装置的谐波电流Icn 表达式为,流入供电系统的谐波电流Isn 为,如令则并补装置回路的谐波放大倍数，Kcn 为,同样流入系统的谐波电流放大倍数为,如各种相关参数巧合，使=1，则1+=0，则将发生严重地谐波
8、电流共振现象。其谐波电流放大到约几十倍，（如没有系统电阻值的阻尼作用，将是无穷大）。,其发生谐波电流的共振频率的次数n 的简化公式为,若当为负值，（即系统 nf 谐波时产生容性），则从公式可见，谐波电流也将被放大若干倍，具体放大倍数与各有关参数有关系。nXs1为系统谐波阻抗与系统最大、最小运行方式的短路容量有关。关键在于与XC1、XL1不同取值情况有关，现就典型情况讨论如下（见表1）。,表1,表1可见，正确选择电抗器XL1的参数是个关键问题。如电抗器的基波XL1为电容器其波容机的6，则并补回路的电压谐波频率为：,虑与系统的并联共振，频率为：,串联6容机的电抗器并补回路，可防止5 次及以上谐波电
9、流在并补回路产生串联去根以及与电源侧的并联谐振，但4.08 次以下，即5 次以下的谐波电流仍存在发生串联与并振的谐波放大危险。,串联不同值的电抗器对防止放大与可能放大的谐波范围,谐波源类型与主要谐波频谱范围,举例,某工程中有一台2000kVA 6/0.4kV变压器，低压380V 母线最小短路容量为Skmin=21MVA，并接有可控硅变流装置640kVA（6 相脉动），为提供功率因数装有400kvar（415V）并补装置（8 组50kvar，串联2电抗器）。,简化电路,等值阻抗,回路主要阻抗计算,系统基波阻抗并补等值容抗并补等值电抗（即串2容抗的电抗器）,系统可能发生的共振点,从计算表明，该系统
10、可能发生5 次谐波的电流共振，将有严重谐波放大问题。,计算5 次谐波放大情况,在并补回路中5 次谐波放大倍数在低压系统中5 次谐波放大倍数,低压系统正常状态的谐波分布状况,安装可控硅6 相脉冲装置640kVA，380V。,在并补回路5 次谐波被放大7.69 倍，即,流入电容器的全电流过负荷情况,电容器回路的基波电流,流入电容器全电流（仅考虑5 次谐波电流）有效值 其电容器过负荷倍数为 2.26倍大于1.3倍的允许值,即超过电容器允许长期过负荷的1.3倍的值，则可见并补装置将存在较严重谐波放大问题，将不能正常运行，并可能产生过热而烧坏。,如串联电抗器的电抗参数不合适，在一定的系统参数巧合下，将要发生谐波放大问题。要想防止谐波放大，需要适当加大串联电抗器的电感值。,如串联6的电抗器在并补回路中5次谐波放大倍数在低压系统中5 次谐波电流放大倍数,可见谐波电流没被放大，而是被分流一部分。电容器中全电流,有效电流增加约0.76，远远小于电容器允许的1.3 倍，则电容器等低压设备元件将会保证正常运行。因此充分证明：串联电抗器的大小是谐波是否被放大的关键因数。,
