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隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，供電系統(tǒng)中增加了大量的非線性負(fù)載，如低壓小容量家用電器和高壓大容量的工業(yè)用交、 直流變換裝置， 特別是靜止變流器的采用， 由于它是以開關(guān)方式工作的，會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，從而引起電網(wǎng)的諧波“污染”。 產(chǎn)生電網(wǎng)諧波“污染”的另一個(gè)重要原因是電網(wǎng)接有沖擊性、波動(dòng)性負(fù)荷， 如電弧爐、大型軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等，它們?cè)谶\(yùn)行中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，而且會(huì)使電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡日趨嚴(yán)重。這不僅會(huì)導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的安全性降低，而且會(huì)嚴(yán)重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，形成了對(duì)電網(wǎng)的“公害”。
電能質(zhì)量的綜合治理應(yīng)遵循誰污染誰治理，多層治理、分級(jí)協(xié)調(diào)的原則。在地區(qū)的配電和變電系統(tǒng)中，選擇主要電能質(zhì)量污染源和對(duì)電能質(zhì)量敏感的負(fù)荷中心設(shè)立電能質(zhì)量控制樞紐點(diǎn)，在這些點(diǎn)進(jìn)行在線電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、采取相應(yīng)的電能質(zhì)量改善措施顯得格外重要。在并聯(lián)電容器裝置接入母線處的諧波“污染”暫未得到根本整治之前，如果不采取必要的措施，將會(huì)產(chǎn)生一定的諧波放大。在并聯(lián)電容器的回路中串聯(lián)電抗器是非常有效和可行的方法。串聯(lián)電抗器的主要作用是抑制高次諧波和限制合閘涌流，防止諧波對(duì)電容器造成危害，避免電容器裝置的接入對(duì)電網(wǎng)諧波的過度放大和諧振發(fā)生。但是串聯(lián)電抗器絕不能與電容器組任意組合，更不能不考慮電容器組接入母線處的諧波背景。
文章著重就串聯(lián)電抗器抑制諧波的作用展開分析，并提出電抗率的選擇方法。
一、電抗器選擇不當(dāng)?shù)暮蠊?/span>
1 基本情況介紹
其中3次諧波的畸變率達(dá)到3.77%，超過公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）3.2%的限值。經(jīng)過仔細(xì)了解和分析，發(fā)現(xiàn)該 110kV 變電所的 10kV 系統(tǒng)存在大量的非線性負(fù)載。 即使在電容器組不投入運(yùn)行的情況下，10kV母線的電壓總畸變率也高達(dá)4.01%，其中3次諧波的畸變率高達(dá) 3.48%。在如此諧波背景下，2400kvar 電容器組配置電抗率為 6% 的串聯(lián)電抗器是否適合？現(xiàn)計(jì)算分析如下。
2 電抗率的選擇分析
（1）電容器裝置側(cè)有諧波源時(shí)的電路模型及參數(shù)
串聯(lián)諧振原理
在回路頻率f=1/2π√LC時(shí)，回路產(chǎn)生諧振，此時(shí)試品上的電壓是勵(lì)磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統(tǒng)品質(zhì)因素，即電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十到一百以上。先通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。
諧振電抗器是運(yùn)用串聯(lián)諧振的原理，通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使得回路中的電抗器的電感L和試品電容C發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振電壓即為試品上所加電壓。
串聯(lián)諧振電抗器特點(diǎn)
1、大屏幕顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)狀態(tài)并有實(shí)時(shí)操作步驟指示作用。
2、能靈活整定試驗(yàn)電壓、調(diào)頻范圍、加壓時(shí)間。
3、試驗(yàn)結(jié)果能計(jì)算出被試品電容值并可打印。
4、體積小、重量輕、操作方便。
5、分辨率高、頻率分辨率為0.01Hz，電壓分辨率為0.01V。
6、安全可靠性高，系統(tǒng)具有過電壓、過電流及放電保護(hù)作用，確保人身及設(shè)備安全。
7、可升級(jí)操作軟件。
串聯(lián)諧振電抗器原理
電抗器L和被試品電容C組成的串聯(lián)諧振都有一個(gè)固定的諧振頻率F=1/（2π√LC）當(dāng)試驗(yàn)頻率等于這個(gè)頻率時(shí)，該電路發(fā)生諧振。
通過這個(gè)原理，由調(diào)頻電源提供電源送給勵(lì)磁變壓器，經(jīng)過勵(lì)磁變壓器變壓成中壓加上L和被試品電容C上。通過改變調(diào)頻電源輸出頻率，使回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，再調(diào)節(jié)調(diào)頻電源輸出電壓，使試品上電壓達(dá)到所需要的電壓值。
串聯(lián)諧振電抗器參數(shù)
1、環(huán)境溫度：-10——45℃
2、工作濕度：≤90%
3、海拔：≤2000M
4、電源輸入：220V±l0%單相 輸出0——220V（≤10KW）
5、額定試驗(yàn)容量：0——8000KVA
6、諧振電壓：0——1000KV
7、頻率調(diào)節(jié)范圍：0.1——300Hz
在同一條母線上有非線性負(fù)荷形成的諧波電流源時(shí)（略去電阻），并聯(lián)電容器裝置的簡(jiǎn)化模型如圖 1 所示 。諧波電流和并聯(lián)諧波阻抗為 式中 n 為諧波次數(shù)；為諧波源的第 n 次諧波電流；XS 為系統(tǒng)等值基波短路電抗；XC 為電容器組基波容抗；XL 為串聯(lián)電抗器基波電抗。由于諧波源為電流源，諧波電壓放大率與諧波電流放大率相等，故由式⑴整理 推導(dǎo)可得諧波電壓放大率 n當(dāng)式(2)諧波阻抗的分子的數(shù)值等于零時(shí)，即從諧波源看入的阻抗為零，表示電容器裝置與電網(wǎng)在第 n 次諧波發(fā)生串聯(lián)諧振，可得電容支路的串聯(lián)諧振點(diǎn)當(dāng)式(2)諧波阻抗的分母的數(shù)值等于零時(shí)，即從諧波源看入的阻抗為∞，表示電容器裝置與電網(wǎng)在第 n 次諧波發(fā)生并聯(lián)諧振，并可推導(dǎo)出電容器裝置的諧振容量 QCX 為 系統(tǒng)及元件的參數(shù)。
（2）避免諧振分析
計(jì)算電抗率選擇 6%時(shí)，發(fā)生 3 次、5 次諧波諧振的電容器容量，將有關(guān)參數(shù)代入式 (5)，得 3 次、5 次諧波諧振 電容器容量分別為 由此可見， 2400 kvar 的電容器組配置電抗率為 6%的串聯(lián)電抗器不會(huì)發(fā)生 3 次、5次諧波并聯(lián)諧振或接近于諧振。
（3）限制涌流分析
在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí)，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達(dá)到最大值。
串聯(lián)諧振分為調(diào)頻式和調(diào)感式。一般是由變頻電源、勵(lì)磁變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構(gòu)成串聯(lián)諧振連接方式；分壓器并聯(lián)在被試品上，用于測(cè)量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護(hù)信號(hào)。
