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二 调谐点的常规选择
根据相关规范要求,串联电抗器调谐点次数应小于负荷谐波特性的最小次数。
例如:负荷中存在5次谐波电流,则低压无功补偿电容器的电抗率应选择7%(调谐点3.77)左右;若存在3次谐波电流,则电抗率应选择14%(调谐点2.67次)左右。
目前大多数企业均采用6脉整流变频器装置以应对生产线工况的变化,而6脉整流变频装置的特征谐波为6N±1次(如:5次、7次、11次、13次等),故大多数低压无功补偿装置电抗率设置为6%或7%。
三 常规技术方案对比
3.1 电抗器在低压供配电系统无功补偿装置的作用
目前低压无功补偿装置电抗器主要作用有以下几点:
1)避免负载侧谐波电流被放大后流入系统;
2)使负载侧谐波电流尽可能少的流入低压补偿电容器组,保护电抗器、电容器安全稳定运行。
3)增大补偿电容器前端的短路阻抗,避免电容器组在投切时,涌流过大。
3.2 各方案仿真对比
3.2.1 对比方案选择
本次仿真计算以表3-1三个方案的参数作为计算依据,方案以同一短路容量的低压供配电系统、不同电容器安装容量与不同电抗率的选取为原则进行对比仿真(仿真计算模型见附录A)。
表3-1 仿真计算方案参数
注:系统短路容量按国标中0.4kV规定的基准短路容量计算。
3.2.2 方案一仿真计算
图3-1 方案一的滤波系数kh值曲线
表3-2 方案一的各次滤波系数表
其中Kh为各次谐波电流滤波系数;Ish为流入系统的各次谐波电流;Iιh为谐波源的各次谐波电流。例如:负载产生5次谐波电流约81%将流入系统,约19%将流入电容器组中。
3.2.3 方案二仿真计算
图3-2 方案二的滤波系数kh值曲线
3-3 方案二的各次滤波系数表
3.2.4 方案三仿真计算
方案三的滤波系数kh值曲线
表3-4 方案三的各次滤波系数表
3.3对比结果
以5次谐波电流为例:
方案一(70kVar、7%串抗):流入低压无功补偿单组电容器组的5次谐波电流约为19%。
方案二(35kVar、7%串抗):流入低压无功补偿单组电容器组的5次谐波电流约为10%。
方案三(70kVar、14%串抗):流入低压无功补偿单组电容器组的5次谐波电流约为6%。
由上述对比可见,为避免负载侧产生的谐波电流过多流入单组电容器组,方案三的效果最佳。
四结束语
根据以上仿真分析,笔者认为在无源型低压无功补偿集成时,尤其是小容量低压供配电系统,单只电容器安装容量与电抗率的选择,需要综合考虑影响系统短路容量的参数(如:供电变压器容量、变压器短路阻抗、系统阻抗)、电容器组对谐波电流的耐受程度等问题。
在成本满足条件的情况下,尽可能的选择14%的电抗率或单只电容器容量尽量选的小,以免谐波电流过多的流入补偿电容器组,影响企业供配电系统安全稳定运行。
故笔者认为这也是为何有群友在群内提出有国外学者认为,无论负载侧的谐波电流特性是否有3次谐波电流的存在,均建议电抗率选择14%的原因所在。
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