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1电抗器选择不当的后果

1.1 基本情况介绍

某110kV变电所新装两组容量2400kvar的电容器组，由生产厂家提供成套无功补偿装置，其中配置了电抗率为6%的串联电抗器，容量为144kvar。电容器组投入运行之后，经过实测发现，该110kV变电所的10kV母线的电压总畸变率达到4.33%，超过公用电网谐波电压(相电压)4%的限值[2]，其中3次谐波的畸变率达到3.77%，超过公用电网谐波电压(相电压)3.2%的限值[2]。

经过仔细了解和分析，发现该110kV变电所的10kV系统存在大量的非线性负载。即使在电容器组不投入运行的情况下，10kV母线的电压总畸变率也高达4.01%，其中3次谐波的畸变率高达3.48%。在如此谐波背景下，2400kvar电容器组配置电抗率为6%的串联电抗器是否适合?现计算分析如下。

1.2 电抗率的选择分析

(1)电容器装置侧有谐波源时的电路模型及参数

在同一条母线上有非线性负荷形成的谐波电流源时(略去电阻)，并联电容器装置的简化模型如图1所示[3]。

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串联电抗器的额定端电压与串联电抗率、电容器的额定电压有关。该额定端电压等于电容器的额定电压乘以电抗率(一相中仅一个串联段时)，10kV串联电抗器的额定端电压的选择见表4。

2.2 串联电抗器额定容量

串联电抗器额定容量等于电容器的额定容量乘以电抗率(单相和三相均可按此简便计算)。由此可见，串联电抗器额定端电压、额定容量均与电容器的额定电压、额定容量及电抗率有关。电容器的额定电压、额定容量本文不作详细分析，下面着重分析串联电抗率的选择。

2.3 电抗率选择的一般原则

(1)电容器装置接入处的背景谐波为3次

根据文献[4]，当接入电网处的背景谐波为3次及以上时，一般为12%;也可采用4.5%～6%与12%两种电抗率。设计规范说的较含糊，实际较难执行。笔者认为，上述情况应区别对待：

1)3次谐波含量较小，可选择0.1%～1%的串联电抗器，但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值，并且有一定的裕度。

2)3次谐波含量较大，已经超过或接近国标限值，选择12%或12%与4.5%～6%的串联电抗器混合装设。

(2)电容器装置接入处的背景谐波为3次、5次

1)3次谐波含量很小， 5次谐波含量较大(包括已经超过或接近国标限值)，选择4.5%～6%的串联电抗器，忌用0.1%～1%的串联电抗器。

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空心电抗器都做成单相。组成三相电抗器组时，有三种排列方式。不同的排列方式，相间互感不同，因而对线圈的绕向和匝数的要求也不同。按图1-4（a）排列的电抗器，为了减少相间支撑瓷座的拉伸力，中间一相线圈的绕向应与上下两相相反；按图1-4（b）排列时，重叠两相线圈绕向相反，另一相与上面的那一相绕向相同；按1-4（c）排列时，则三相绕向相同。

图1-4水泥电抗器三相排列方式

（a）垂直排列；（b）两相重叠一相并列；（c）水平排列

在空心式电抗器中，主磁通与导线交链，因此必须充分注意涡流损耗。在电流较大的水泥电抗器中，其线圈均由两根以上的电缆并绕。为了使各并联支路中电流分配均匀，各支路电缆要进行换位，常用的换位法如图1-5所示；水泥电抗器一般用DKL型铝电缆绕制，电缆绝缘为0.72mm的电缆纸，外面再绕包棉纱编织带或玻璃布带作护套，在金属模具中绕制成型后，再浇水泥，待水泥硬化后，进行真空干燥处理，以除去混凝土及电缆外包绝缘中的水分，浸防潮绝缘漆。

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