電容器與電抗器基礎(chǔ)知識講座.ppt

1、電容器與電抗器基礎(chǔ)知識講座,講座人：陳超 秦皇島華源電子科技發(fā)展有限公司,什么是電抗器,把具有電感作用的繞線式的靜止感應(yīng)裝置稱為電抗器。,電抗器的分類和作用,按相數(shù)分：單相和三相電抗器 按冷卻裝置種類分：干式和油浸電抗器 按結(jié)構(gòu)特征分：空心式電抗器、鐵心式電抗器 按安裝地點分：戶內(nèi)型和戶外型電抗器,按用途分： 1、并聯(lián)電抗器:一般接在超高壓輸電線的末端和地之間，起無功補償作用。 2、限流電抗器:串聯(lián)于電力電路中，以限制短路電流的數(shù)值。 3、濾波電抗器:在濾波器中與電容器串聯(lián)或并聯(lián)用來限制電網(wǎng)中的高次諧波。,4、消弧電抗器:又稱消弧線圈，接在三相變壓器的中性點和地之間，用以在三相電網(wǎng)的一相接地時

2、供給電感性電流，補償流過中性點的電容性電流，使電弧不易持續(xù)起燃，從而消除由于電弧多次重燃引起的過電壓。,5、通信電抗器:又稱阻波器，串聯(lián)在兼作通信線路用的輸電線路中，用來阻擋載波信號，使之進入接收設(shè)備，以完成通信的作用。,6、電爐電抗器:和電爐變壓器串聯(lián)，用來限制變壓器的短路電流。 7、起動電抗器:和電動機串聯(lián)，用來限制電動機的起動電流。,串聯(lián)電抗器的作用,1、降低電容器組的涌流倍數(shù)和涌流頻率。 2、可以吸收接近調(diào)諧波的高次諧波，降低母線上該諧波電壓值，減少系統(tǒng)電壓波形畸變，提高供電質(zhì)量。,3、與電容器的容抗處于某次諧波全調(diào)諧或過調(diào)諧狀態(tài)下，可以限制高于該次的諧波電流流入電容器組，保護了電容器

3、組。 4、在并聯(lián)電容器組內(nèi)部短路時，減少系統(tǒng)提供的短路電流，在外部短路時，可減少電容器組對短路電流的助增作用。,5、減少健全電容器組向故障電容器組的放電電流值。 6、電 容 器 組 的斷路器在分閘過程中，如果發(fā)生重擊穿，串聯(lián)電抗器能減少涌流倍數(shù)和頻率，并能降低操作過電壓。,什么是電容器,電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。 電容的符號是C。,電容器的種類和作用,1、并聯(lián)電容器：并聯(lián)在電網(wǎng)上用來補償電力系統(tǒng)感性負載的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善電能質(zhì)量，降低線路損耗；還可以直接與異步電機的定子統(tǒng)組并聯(lián)，構(gòu)成自激運行的

4、異步發(fā)電裝置。 2、串聯(lián)電容器 ：主要用來補償線路的感抗，提高線 路末端電壓水平，提高系統(tǒng)的動、靜態(tài)穩(wěn)定性，改善線路的電壓質(zhì)量，增長輸電距離和增大電力輸送能力,3、耦合電容器：主要用于高壓及超高壓輸電線路的載波通信系統(tǒng)，同時也可作為測量、控制、保護裝置中的部件。 4、均壓電容器：一般并聯(lián)于斷路器的斷口上，使各斷口間的電壓在開斷時分布均勻。 5、脈沖電容器：用于沖擊分壓、振蕩回路、整流濾波等。,什么是電抗率,GB50227-2008并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范中的定義： 并聯(lián)電容器裝置的串聯(lián)電抗器的額定感抗與串聯(lián)連接的電容器的額定容抗之比，一百分數(shù)表示。,電容容量與容值的換算,電容器Q容量Kvar換算

5、C容值uF公式I0.314CUC=Q / 0.314UU Q容量單位KvarC容值單位uF,計算例子,例1：1Kvar 額定電壓為0.4KV 計算容值uf Q=2fCUUC=Q/2fUUC=1000/（23.1450400400）F C=1000/50240000C=0.000019904450.00001990445(F)1000000=19.90445(uf),串聯(lián)電抗器限制投入瞬間的涌流,采用自動投切或經(jīng)常操作投切的并聯(lián)裝置的電容器回路中必須串聯(lián)一定數(shù)值的電抗器，限制投入瞬間的沖擊過電流倍數(shù)，保證電容器的使用壽命，以及相應(yīng)電氣元件的承受能力。,電容器不加串聯(lián)電抗器投入系統(tǒng)，瞬間相當(dāng)于短路

6、，其沖擊涌流可達數(shù)幾十倍，甚至上百倍，而電容器能承受80100 倍的涌流倍數(shù)時，僅能承受約1000 次，這樣一來就必須串聯(lián)電抗器限制涌流倍數(shù)，保持電容器的正常使用。,串聯(lián)電抗器限制涌流的原因,沖擊涌流倍數(shù)估算公式,式中，XC 為電容器基波容抗（容性）； XL 為電抗器基波感抗（感性）,不同 XL串聯(lián)值，則涌流倍數(shù)就不同，如用標(biāo)么值表示，XC=100，則當(dāng)XL/XC的不同百分數(shù)的涌流倍數(shù)為：,從限制投入瞬間（0.10.2s）沖擊涌流倍數(shù)，串聯(lián)2或3XC的電抗器也就可以了，均可限制在10 倍以下，一般電器元件都是可以承受的，但考慮到系統(tǒng)的諧波電流的放大影響，其串聯(lián)多大值就不可忽視了。,串聯(lián)電抗器的

7、并補裝置諧波放大現(xiàn)象的分析,供電系統(tǒng)并補裝置的簡化電路,等值阻抗圖,圖中In 表示產(chǎn)生諧波的用電設(shè)備：電力電子變流設(shè)備，電視機熒光燈等非線性設(shè)備，其這些設(shè)備容量與供電系統(tǒng)相比則是很小很小，則可認為其內(nèi)阻抗很大很大（相當(dāng)于無窮大），則可視為產(chǎn)生的諧波為恒流源。,X s1為系統(tǒng)基波阻抗 Xc1為電容器基波阻抗 X L1為串聯(lián)電抗器的基波阻抗,在諧波條件下諧波阻抗分別為： 式中，n表示n次諧波，（即50Hz的倍數(shù)）。,從等值阻抗圖可見，流入并補裝置的諧波電流Icn 表達式為,流入供電系統(tǒng)的諧波電流Isn 為,如令 則并補裝置回路的諧波放大倍數(shù)，Kcn 為,同樣流入系統(tǒng)的諧波電流放大倍數(shù)為,如各種相關(guān)

8、參數(shù)巧合，使=1，則1+=0，則將發(fā)生嚴(yán)重地諧波電流共振現(xiàn)象。其諧波電流放大到約幾十倍，（如沒有系統(tǒng)電阻值的阻尼作用，將是無窮大）。,其發(fā)生諧波電流的共振頻率的次數(shù)n 的簡化公式為,若當(dāng)為負值，（即系統(tǒng) nf 諧波時產(chǎn)生容性），則從公式可見，諧波電流也將被放大若干倍，具體放大倍數(shù)與各有關(guān)參數(shù)有關(guān)系。 nXs1為系統(tǒng)諧波阻抗與系統(tǒng)最大、最小運行方式的短路容量有關(guān)。關(guān)鍵在于與XC1 、XL1不同取值情況有關(guān)，現(xiàn)就典型情況討論如下（見表1）。,表1,表1可見，正確選擇電抗器XL1的參數(shù)是個關(guān)鍵問題。 如電抗器的基波XL1為電容器其波容機的6，則并補回路的電壓諧波頻率為：,慮與系統(tǒng)的并聯(lián)共振，頻率為：

9、,串聯(lián)6容機的電抗器并補回路，可防止5 次及以上諧波電流在并補回路產(chǎn)生串聯(lián)去根以及與電源側(cè)的并聯(lián)諧振，但4.08 次以下，即5 次以下的諧波電流仍存在發(fā)生串聯(lián)與并振的諧波放大危險。,串聯(lián)不同值的電抗器對防止放大與可能放大的諧波范圍,諧波源類型與主要諧波頻譜范圍,舉例,某工程中有一臺2000kVA 6/0.4kV變壓器，低壓380V 母線最小短路容量為Skmin= 21MVA ，并接有可控硅變流裝置640kVA（6 相脈動），為提供功率因數(shù)裝有400kvar（415V）并補裝置（8 組50kvar，串聯(lián)2電抗器）。,簡化電路,等值阻抗,回路主要阻抗計算,系統(tǒng)基波阻抗 并補等值容抗 并補等值電抗（

10、即串2容抗的電抗器）,系統(tǒng)可能發(fā)生的共振點,從計算表明，該系統(tǒng)可能發(fā)生5 次諧波的電流共振，將有嚴(yán)重諧波放大問題。,計算5 次諧波放大情況,在并補回路中5 次諧波放大倍數(shù) 在低壓系統(tǒng)中5 次諧波放大倍數(shù),低壓系統(tǒng)正常狀態(tài)的諧波分布狀況,安裝可控硅6 相脈沖裝置640kVA，380V。,在并補回路5 次諧波被放大7.69 倍，即,流入電容器的全電流過負荷情況,電容器回路的基波電流,流入電容器全電流（僅考慮5 次諧波電流）有效值 其電容器過負荷倍數(shù)為 2.26倍大于1.3倍的允許值,即超過電容器允許長期過負荷的1.3倍的值，則可見并補裝置將存在較嚴(yán)重諧波放大問題，將不能正常運行，并可能產(chǎn)生過熱而燒壞。,如串聯(lián)電抗器的電抗參數(shù)不合適，在一定的系統(tǒng)參數(shù)巧合下，將要發(fā)生諧波放大問題。要想防止諧波放大，需要適當(dāng)加大