在电力系统中,电气设备所产生的高次谐波电流将引起系统中电压波形的畸变,是对电网的一大公害,它将严重影响电容器组的正常运行。由此也必须采取加装串联电抗器的办法对高次谐波加以抑制。众所周之,传入电抗器后,对基波来讲不会有大的影响,但对谐波来说却有较大的影响。这些非正弦波形可以用数学分析的方法分解成工频的基波和各种倍数频率的谐波。
但对电容器来讲,一般不存在偶次倍数的谐波。因此主要考虑3、5、7、9、11、13等次谐波的影响。在这些高谐波中以5次谐波最显著。如某系统电压波形包括基波和5次谐波(其它高次谐波占的比例很小)。基波电压与额定电压相等,而5次谐波电压值为额定电压的26.45%.在这种情况下经过计算可得出电容器组3.4%,过电流65.6%,电容器的无功出力过负荷35%。
由上可知,高次谐波严重影响电容器组的正常运行,因此必须采取相应的措施以降低谐波分量,抑制母线电压的畸变,减小谐波过电流。
In=En/nXB+(nXL-XC/n)(2)
起主要作用的是3、5、7、11等次谐波。在式(2)中,
若使nXL-XC/n=0,
则当n=3时,XL=0.11XC
则当n=5时,XL=0.04XC
则当n=5时, XL=0.02XC
从式(2)可以看出,当nXL-XC/n>0即电容器组回路呈感性时,可使谐波电流减小,因此抑制谐波电流的电抗值应满足nXL-XC/n>0的条件,又考虑到电抗值应有一定余量,工程上常取可靠系数为1.5,因此串联电抗器的电抗值应按下式选取: XL=aXC(3)
如限制5次谐波电流,
则应取:XL=1.5(0.04XC)=0.06XC
则:XL/XC=0.06
式中0.06为限制5次谐波电流时,电抗器工频额定电抗XL与电容器工频额定容抗XC的比值,称为电抗率,用字母K表示。 即:K=XL/XC(4)
在5次谐波时,由式(4)可知,电抗率K=6%时,才能补偿支路的5次以上谐波电抗呈感性,才能有效地抑制高次谐波,并将合闸涌流限制在5倍额定电流左右。额定电抗率
XL=0.1%~1%XC—不考虑谐波影响,仅需抑制合闸涌流 XL=4.5%~6%XC—限制5次以上高次谐波的影响 XL=12%~13%XC—限制3次以上高次谐波的影响 额定频率:用于50Hz和60Hz电力系统中 。