【電抗器原理】實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），以達到抑制諧波和確保裝置及其相連電網(wǎng)的安全運行，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例，提供借鑒的經(jīng)驗：　　
 
      A、當電容裝置處3次（背景）電壓諧波含量已超過或接近于標準限值時，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)點能有效抑制3次諧波；缺點是損失12％無功補償容量，增加0．2％有功損耗（對應(yīng)于0．2％電容裝置容量即有功損耗達72kW），以及串聯(lián)電抗器裝備投資高等等。　　
 
      B、當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或接近標準限值），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［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（因為串接5％～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；缺點是對投切程序要求先投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裝錯用。以上缺點是對該方案持疑議之所在。筆者認為利大于弊。　　
 
      C、當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)驗算電容裝置投入后雖引起3次諧波有所放大但未超標且有裕度，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，除個別場所外（見下文）絕大多數(shù)電容裝置安全運行。不言而喻，該方案的優(yōu)點是電容裝置中串聯(lián)電抗器的無功和有功損耗小，設(shè)備投資省，缺點是對電網(wǎng)諧波有所放大，要注意加強諧波監(jiān)測管理。　　   

      D、當電容裝置處背景諧波以3、5為主，且含量已接近標準或超標，而3次諧波含量很小時，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5．7％與3．5％以上，導致電容裝置發(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，且其含量為標準限值的50％以內(nèi)，經(jīng)驗算電容器串接阻尼式限流器（GZX－250／10）和6％串聯(lián)電抗器，雖對電網(wǎng)3次諧波有不同程度放大（后者大于前者，但前者對5次諧波也有所放大），但均未超標（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），增補串聯(lián)電抗器的無功損耗所需的投資；年運行費用，包括串聯(lián)電抗器引起電能損失費用和設(shè)備折舊費等進行比較，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，還是運行費用，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。故對于已建設(shè)投運配用6％串聯(lián)電抗器的電容裝置，如更換配用限流器，只要運行半年多所節(jié)省的電費即可償還新購限流器的費用。   

      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3次諧波的嚴重放大與發(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)濟比較，在符合抑制諧波和確保裝置及其相連電網(wǎng)安全運行的前提下，應(yīng)把節(jié)省設(shè)備投資和電能損耗作為優(yōu)選原則。

      C、對于已建投運的電容裝置，要加強監(jiān)測注意運行條件的動態(tài)變化，根據(jù)實際情況，對選用的串聯(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5、7次諧波的嚴重放大或諧振；采用5％～6％串聯(lián)電抗器者，要防止對3次諧波的嚴重放大或諧振；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)濟效益。