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  • 新聞資訊

    電容器組電抗器的接線方式與濾波

    電容器的接線通常分為三角形和星形兩種方式。此外,還有雙三角形和雙星形之分。  
    三角形接線的電容器直接承受線間電壓,任何一臺電容器因故障被擊穿時,就形成兩相短路,故障電流很大,如果故障不能迅速切除,故障電流和電弧將使絕緣介質分解產生氣體,使油箱爆炸,并波及鄰近的電容器。因此這種接線已經很少在10kV系統中使用,只是在380V配電系統中有少量使用。 
     
    在高壓電力網中,星形接線的電容器組目前在國內外得到廣泛應用。星形接線電容器的極間電壓是電網的相電壓,絕緣承受的電壓較低,電容器的制造設計可以選擇較低的工作場強。當電容器組中有一臺電容器因故障擊穿短路時,由于其余兩健全相的阻抗限制,故障電流將減小到一定范圍,并使故障影響減輕。 
     
    星形接線的電容器組結構比較簡單、清晰,建設費用經濟,當應用到更高電壓等級時,這種接線更為有利。 
     
    星形接線的最大優點是可以選擇多種保護方式。少數電容器故障擊穿短路后,單臺的保護熔絲可以將故障電容器迅速切除,不致造成電容器爆炸。 
     
    由于上述優點,各電壓等級的高壓電容器組現已普遍采用星形接線。 
     
    高壓電力系統的電容器組除廣泛采用星形接線外,雙星形接線也在國內外得到廣泛應用。所謂雙星形接線,是將電容器平均分為兩個電容相等或相近的星形接線電容器組,并聯到電網母線,兩組電容器的中性點之間經過一臺低變比的電流互感器連接起來。 
     
    這種接線可以利用其中性點連接的電流保護裝置,當電容器故障擊穿切除后,會產生不平衡電流,使保護裝置動作將電源斷開,這種保護方式簡單有效,不受系統電壓不平衡或接地故障的影響。 
     
    大容量的電容器組,如單臺容量較小,每相并聯臺數較多者可以選擇雙星形接線。如電壓等級較高,每相串聯段數較多,為簡化結構布局,宜采用單星形接線。 
     
    電容器一次側接有串聯電抗器和并聯放電線圈。放電線圈的作用是將斷開電源后的電容器上的電荷迅速、可靠地釋放掉。由于電容器組需要經常進行投入、切除操作,其間隔可能很短,電容器組斷開電源后,其電極間儲存有大量電荷,不能自行很快消失,在短時間內,其極間有很高的直流電壓,待再次合閘送電時,造成電壓疊加,將會產生很高的過電壓,危及電容器和系統的安全運行。因此,必須安裝放電線圈,將它和電容器并聯,形成感容并聯諧振電路,使電能在諧振中消耗掉。放電線圈應能在電容器斷開電源5s內將電容器端電壓下降到50V。  
    對串聯電抗器的作用,我們做一下重點介紹: 
     
    電容器配套設置的串聯電抗器是為了限制合閘涌流和限制諧波兩個目的,串聯電抗器限制合閘涌流的作用非常淺顯,不言而喻。但是限制諧波的原理我們需要解釋一下:
    所謂諧波,是指電網運行中存在的與工頻頻率不同的電磁波。我國電網使用50Hz頻率,波形按正弦規律變化的三相對稱的電源,而諧波(主要是指高次諧波),如3次、5次、7次……的存在,將對電網工頻的波形造成影響,使其不再是正弦波,而是波形發生畸變的非正弦波。波形的畸變會危及電氣設備的安全運行,造成繼電保護和自動裝置的誤動,會影響電力用戶的產品質量,甚至會影響我們家用電器的正常使用,因此消除和抑制諧波,做為一項課題日益受到有關部門的重視。 
     
    電網在運行時不可能沒有諧波,很多電氣設備和用電設備在運行時都會產生諧波,只不過一般情況下對電網波形影響不大,不會危及正常的供電和用電,但某些情況則不同,如變壓器鐵心飽和、電弧爐煉鋼,大型整流設備,都會對電網帶來嚴重的諧波干擾,影響供電質量,因此必須加以治理。 
     
    為了回避諧波的影響,必須采取消除諧波影響的措施,其中一條重要的措施就是在電容器回路中串聯一定數值的電抗器,即造成一個對n次諧波的濾波回路。 
     
    在實際運行中,3次、5次、7次諧波分量往往偏高,是電容器濾波回路的主要目標。所謂3次、5次、7次……諧波,指的是諧波的頻率相當于工頻的3倍、5倍或7倍。當串聯電抗器的n次諧波感抗與電容器的n次諧波容抗相等時,即nwL = 1/(nwC)時構成串聯諧振條件,則母線的n次諧波電壓將被抑制得干干凈凈。  
    對于3次諧波:3XL = (1/3) XC,則XL = (1/9) XC = 0.11XC;對于5次諧波:5XL = (1/5) XC,則XL = (1/25) XC = 0.04XC。  
    實際運行中,各變電站普遍采有在回路中串聯12%電抗構成3次諧波濾波器,12%電抗率的含義是指串聯電抗器的感抗值為該回路電容器容抗值的12%,而用串聯6%電抗構成5次諧波濾波器。不正好采用11%和4%,而是稍大一點,目的是使電容器回路阻抗呈感性,避免完全諧振時電容器過電流。 
     
    當變電站母線上具有兩組以上電容器組,且既有串聯大電抗的電容器組又有串聯小電抗的電容器組時,電容器組的投切順序是一個應該考慮的問題。投切順序不合理可能造成不良后果。由對諧波電流的分析可知:當電容器回路呈電感性時,電容器回路和系統阻抗并聯分流,可使流入系統的諧波電流減小。 
     
    當電容器回路呈電容性時,由于電容器的“補償”作用,電容器回路在諧波電壓作用下,將產生的諧波電流流入系統,這時將使系統諧波電流擴大,并使母線電壓波形發生畸變。  
    也就是說,僅當電容器回路對諧波呈電感性時,才不會發生對系統的諧波放大。
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