阻尼式限流器參數的設計選擇(一)

1、阻尼式限流器參數的設計選擇（1）摘要：本文闡述阻尼式限流器參數設計選擇和產品系列 規(guī)劃的依據原則，并結合實例說明實施步驟與方法，以有助 于限流器的正確設計與選用。關鍵詞：阻尼式限流器參數設計產品系列1前前本文著重闡述在進行高壓并聯電容器用阻尼式涌流限流器產品系列策劃時參數設計選擇所依據的原則，并以10kV電容裝置用限流器為實例，示范實施計算分析的過程與結果， 尤為側重參數優(yōu)化配置的驗證。本文旨在為電容裝置工程設 計中選定限流器參數提供借鑒。2限流器產品系列參數設計原則由文獻1可知，限流器由低電感值電抗器與火花間 隙接入的阻尼電阻組成。為了賦予裝置期望的功能和性能， 除了要求對投運的電容器組合理

2、設定火花間隙的動作電壓 以外，電抗器和阻尼電阻組合的產品系列參數應遵循以下設 計原則：a）把電容器組的合閘涌流抑制到電容器、斷路器、 熔斷器等電氣設備和電容裝置整體的有關標準規(guī)定的允許 值；b）選擇電抗器與阻尼電阻參數的配合獲得最佳的限流效果;c）有利于簡化限流器的型號規(guī)格和降低造價。3限流3產品參數設計計算也容器組合閘涌流的電路模型圖1表示接有限流器的電容器組投入電網時，計算分析其電磁暫態(tài)過程用的電路模型。該電路由4部分組成：電源支路；負荷支路；已投運的電容器支路；新投入的 電容器支路。鑒于負荷阻抗較大，對電容器組的合閘過程影 響很小，可忽略不計。電容器組并聯追加合閘時所由現的過 電流和過電

3、壓，是由鄰近已運行的電容器組的放電電流和電 源的充電電流引起的。然而由于受到已投運電容器組電位的 鉗制，電源對新投入電容器組追加合閘的充電涌流要比單組 電容器的合閘涌流小得多，已投運的電容器組愈多愈是這樣。通常電源支路的阻抗比電容器支路的阻抗大得多，尤其是電 容器組串接限流器更是如此。故在并聯追加合閘涌流中，兩 者提供的涌流分量在峰值和頻率上有很大差異，且后者遠高 于前者，故兩者的最大峰值不會疊加。因此，在估算涌流的 峰值時可忽略電源的影響，采用圖2的簡化電路模型。圖中， N為等容量電容器組的總組數，其中N-1組已投運；L為電抗器的電感；R為阻尼電阻器的電阻； C為電容器組電容； Um為已投運

4、電容器組端電壓處于峰值；s為拉氏變換運算因子口在理論計算時還忽略了分布參數的影響，使理論值略大 于實際值，這符合工程設計的要求。通過 110 kV 上虞 變、諸暨變、平湖變、魏塘變等多處電容裝置現場測試驗證， 應用簡化出路是合埋的口首選電抗器的電感值依據限制涌流輻值的要求，首先應該選擇電抗器的電感 值。為了簡化估算過程，可暫不計及阻尼電阻的影響，把圖 2再簡化成圖3的電路模型。從圖3可導由電容器組并聯追加合閘涌流倍數與電 抗器電抗率和電容器總組數的關系式：式中：Ucn電容器組額定線電壓；Qcn一出容器組額定容吊國標GB-50227-1995并聯電容器裝置設計規(guī)范對限 制涌流及其電抗率的選擇作如

5、下規(guī)定：“僅用于限制涌流時，電抗率宜取 3 1%”； “并聯電容 器裝置的合閘涌流限值，宜取電容器組額定電流的20倍；當超過時，應采用裝設串聯電抗器予以限制同時，在標準的“條文說明”中對涌流限值作如下說明： “根據國內多年的運行經驗，20倍涌流未見對回路設備造成 損壞，這是一個經驗數值不是科學試驗值，目前大家接受這 樣一個限值，所以建議按此考慮J由上可見，標準僅僅提由KC和A的選取范圍，而不是某一定值。因此，不必以固定的KC或A值來考慮設計選擇電抗器的電感值，亦即電抗器的電感量不必與電容器組容量 大小一一對應，這就為簡化限流器產品型號規(guī)格提供了有利 的條件。設想對同一電壓等級的電容裝置，在工程

6、實用的容量范 圍內，電抗器取相同的電感值，且在對應于小容量電容器組 時KC取較大值和N取較小值，然后按式求得 Le值；而對應 于大容量電容器組時，如與前者取相同的Le值，則隨著 A的增大KC減小，如取較大的 KC值則允許的N值可顯著增大 式）；將工程實用的電容裝置容量按大小順序劃分為若干區(qū) 段，相應地將電感量取值相同的電抗器的額定電流劃分為若 干區(qū)段。這樣就把限流器中電抗器的型號規(guī)格系列簡化為電 壓等級和額定電流等表征參數的區(qū)分。以10kV電容裝置配用的限流器為例，設計選擇電抗器參數。設定單組電容器容量為210Mvar, Ucn=。在選擇Le時，取 Qcn=2Mvar, N=3, KC=20,

7、由式可求得 Le=195 以 H, 故選取電抗器電感值為 200以H。按首選的電抗值計算得由對 應于不同容量的電容器組的電抗率如表1所示，并可按式驗算對應于不同的電容器組數和電抗率情況下的涌流倍數如 表2所示。然而，不少運行單位選取 Ucn=11kV,使得相應的 A值有所減小，而Kc值有所增大。接入阻出電阻時的涌流計算追加合閘涌流計算按圖2簡化運算電路及上述的計算條件，可推導由第N組電容器投入時的追加合閘涌流ic 的算式如卜：義：a 1為涌流直流分量的衰減常數，a 2、3 0分別為涌流周期分量的衰減常數和角頻率。如計算電容器組在不同運行方式下的合閘涌流，諸如1組運行1組投入，2組運行1組投入，等等，可分別令 N