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(此图的曲线用ACAD绘制,不是很美观,但能说明问题。用MATLAB绘制当然漂亮,但有点费事)。
在含有谐波的低压电网中需要进行无功功率补偿时,必须采用将补偿电容器串接电抗器的办法来消除谐波的影响,同时电抗器还起到对流经电容器的电流进行限流的作用。
问题8:补偿电容串接的电抗器与谐波抑制原理
回答:
对于n次谐波,可以利用扼流作用率p给出电抗器与补偿电容器的串联谐振频率fres。
我们知道:电抗的感抗,即电抗的感抗XL与频率f成正比;电容的容抗,即电容的容抗XC与频率f成反比。
在低压配电网中,谐波电流是以占基波电流的含有率来定义的。低压配电网中的谐波,以5次和7次谐波含有率较大,9次及以上的谐波在低压配电网中因为含有率较小,其幅值也小。
设5次谐波的含有率为20%,于是对于5次谐波来说,有:
也就是说,5次谐波的容抗仅为基波容抗的五分之一。
再看谐波电流。
虽然5次谐波的电流占有率仅为基波的20%,但因为容抗仅为基波容抗的20%,所以5次谐波电流与基波电流一样大。这个结论很重要哦。
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重要结论:
对于50赫兹的低压配电网,其中绝大多数的负载都是感性的。感性负载与补偿电容并联后,总体上还是呈现出感性。但对于某次谐波来说,由于容抗大幅度地减小,因此整个电流有可能呈现出容性。同时,电路中的某电感有可能对某次谐波产生串联谐振。因为谐振时阻抗很小,电流很大,有可能烧坏用电设备和电容补偿柜里的各种元器件。
当补偿电容串联了电抗后,串联回路的总阻抗比不串电抗时的阻抗小,因而电流会增大。对于谐波来说,容抗降低而感抗增大,总阻抗呈现出感性,由此避免了谐波谐振现象。
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我们来看5次谐波,一般感抗XL取为容抗XC的6%~7%,即扼流作用率p=6~7%。我们以7%来考虑,于是有:
现在我们来考虑5次谐波的总阻抗.。我们知道5次谐波的感抗XL5=5XL,XC5=XC/5,于是两者串联后的总阻抗为:
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