直流電抗器DCL-20

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最后更新：	2013-04-03 17:42:26
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公司基本資料信息

上海昌日電子科技有限公司
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產品詳細說明

直流電抗器DCL-20一、??? 前言
　　在筆者所接觸的低壓配電施工圖中，發現施工圖中有一個共性，那就是配電變壓器低壓側母線上均接入無功補償電容器柜。但令人費解的是，所串電抗器無任何規格要求，無技術參數的注明，只是在圖中畫了一個電抗器的符號而已。而所標電容器的容量，也只是電容器銘牌容量而已，實際運
　　應引起注意的是，電抗器與電容器不能隨意組合，它要根據所處低壓電網負荷情況，變壓器容量，用電設備的性質，所產生諧波的種類及各次諧波含量，應要進行諧波測量后，才能對癥下藥，決定電抗器如何選擇。但往往是低壓配電與電容補償同期進行，根本無法先進行諧波測量，然后進行?
二、??? 電力系統諧波分析及諧波危害
　　電力系統產生諧波的原因主要是用電設備的非線性特點。所謂非線性，即所施電壓與其通過的電流非線性關系。例如變壓器的勵磁回路，當變壓器的鐵芯過飽和時，勵磁曲線是非正弦的。當電壓為正弦波時，勵磁電流為非正弦波，即尖頂波，它含有各次諧波。非線性負載的還有各種整流裝置?
　　目前所用的配電變壓器高壓側多接成“Δ”型，這樣三次諧波因相序相同，即零序的感應的三次諧波電流在三角形繞組內環流，不易竄入電網。磁路過飽和而產生的諧波類似六脈動整流回路，主要產生6K±1次諧波，多為5次，7次，11次等。據有關人員實測表明，電力機車及電弧爐供電系統3
　　諧波造成的設備過載及線路損耗增加，降低了輸電能力，高次諧波電流又引起系統電壓畸變，從而影響其它設備的正常工作。
　　對于低壓電網的補償用電力電容器，危害更為嚴重。深圳某電子廠，由于低壓電網諧波，接入的并聯補償電容器，運行不到一周，皆鼓肚損害，其接頭及投切用接觸器接線端子燒蝕熔化冒火，電氣值班人員只得采用電氣用手提滅火設備進行滅火，然后退出運行。電容器生產廠家親赴現場用諧D
　三、??? 串聯電抗器的作用
　　低壓電網并聯電容器補償回路串聯電抗器的作用
　　電抗器作用為：
1)? 限制電容器投入時合閘涌流
　　　當電容器投入的瞬間，由于電容器無充電，無反向電勢，合閘瞬間，如同短路，只有線路的阻抗起限制電流作用，因此瞬時電流可達額定電流的百倍以上，不過時間短促，僅持續毫秒或微秒級。由于接入電網的電容器為多組組合，當投入或切除任一組電容器時，其它運行的電容器會向投切茿
2)? 防止電網諧波放大及諧振的發生
3)? 限制操作過電壓
4)? 限制短路電流
　　當電容器發生短路故障時，能限制系統向電容器短路點注入短路電流。當系統其它地方發生短路或電抗器電源側發生短路時，能限制電容器向系統的反饋電流。
5)? 抑制流向電容器的高次諧波，使之不使電容器過電流損壞。
　　　眾所周知，諧波次數越高，電容器呈現的阻抗越低，這樣造成大量諧波電流涌入。若不采取措施，如對電網采取諧波控制或串聯電抗器，電容器很難勝無功補償作用，很快由于涌波涌入造成過流而損壞。
6)? 對某次諧波來說，串聯電抗器與電容器的組合，只要合理搭配，可起到濾除部分某次諧波的作用。
　　　需要指出的，濾除某次部分諧波，只是補償回路的一點附加作用，絕不能作為濾波器使用，否則，則影響了無功補償的初衷。
　　　有人會疑問，不是防止電容器過流，要限制電容器諧波涌入嗎，怎么又允許某次諧波容易涌入呢？問題很容易解答，電容器允許使用在電流達1.35倍額定電流下長期工作，可充分挖掘這部分潛力，讓它兼有一點濾波的作用。另外，電抗器與電容器要合理搭配，不得使電抗器與電容器發生串
四、??? 串聯電抗器的正確選擇
　　　要正確選用電抗器，首先要了解所在電網諧波情況，或經測量（這對新建單位是不現實的）或根據電網結構，用電設備情況，預測電網諧波情況，然后再決定電抗器的參數。電抗器選擇原則是，若想兼有濾除某次諧波作用，應使電抗與電容接近串聯諧振，而達到諧振的條件是電抗與容抗相9:46?
1.? 如果電網清潔，各高次諧波含量很少，可選擇電抗率K為0.1%-1%。這樣，電抗體積小，成本低，但能限制合閘涌流為額定電流的10倍以內。
2.? 如果電網3次諧波突出，除限制涌流外，尚能濾除部分3次諧波，以便清潔電網。選擇的原則是，即使電容電抗接近諧振，但不能達到諧振。
如果達到諧振，對3次諧波而言，
3XL=Xc/3, XL=Xc/9=0.111Xc
對于5次諧波XL=Xc/25=0.04Xc
對于7次諧波XL=Xc/49=0.0204Xc
對于9次諧波XL=Xc/81=0.012Xc
對于11次諧波XL=Xc/121=0.0083Xc
　　　上述各式中，XL及Xc為基波（工頻）情況下，電抗器及電容器的阻抗。滿足上述條件是電抗與電容發生諧振的條件，選用時以不得發生諧振為前提，但不使諧波被放大，應使回路呈感性。
　　現引入一個參數，即電抗率K，它是串聯回路的電抗器的電抗與電容器的容抗之比的百分數，即K=XL/XC%
　　由此可見，發生串聯諧振時，分別對3次，5次，7次，9次及11次諧波，電抗率分別為11.1%，4%，2.04%，1.2%及0.83%。
　　但選擇電抗器電抗率時，不但要接近諧振頻率，還要使回路呈感性。這樣一來，若電網3次諧波突出，選電抗率K為12%-13%。若5次諧波突出，選K為4.5%-7%。若5次與3次均突出，選取電容器組分別串電抗率K為4.5%-7%及12%-13%的電抗器。
　　至于電抗器的容量，它等于所串電容器容量乘以電抗率，即QL=KQC。一般說來，只要給出所接電容器容量及額定電壓，及要求的電抗器電抗率。至于電抗器額定絕緣電壓、容量及額定電流等參數，由電抗器制造廠自行合理地解決了，不必要求用戶提供其它要求參數。
五、??? 串入電抗器后，電容器端電壓及補償容量的變化
　　由于系統電壓不變，而電抗器壓降又與電容器上壓降剛好相位相反，這樣必然造成電容器端電壓升高。由于電抗率是電抗器電抗值與電容器容抗值之比的百分數，電抗器上的壓降必然為電容器上的壓降乘以電抗率了。
　　即Uc-UL=UN (Uc,UL,UN分別為電容器，電抗器及系統電壓)
　　 Uc-kUc=UN
　　 Uc(1-k)=UN
　　 Uc=UN/(1-k)
　　由此可見，串電抗后，電容器電壓升高非1+k倍，而是1/（1-k），這樣，串入電抗后，電容器端電壓升高，其升高倍數如表所示。
電抗率K 0.1% 1% 4.5% 5% 6% 7% 12% 13%
電容器電壓升高倍數 1.001 1.01 1.047 1.0526 1.0638 1.075 1.136 1.149
　　由于電抗器吸收電容器所產生的無功補償功率，造成電容器向電網無功補償能力減弱。由于串電抗造成電容器端電壓升高，必須采用適合此電壓的電容器，即選用較高電壓等級的電容器。這樣組合下來，實際電壓又不一定正巧與所選電容器額定電壓一級，一般都小于電容器額定電壓。由于電
　　某項目，系統電壓UN=400v.每回路補償電容器為30Kvar，串入電抗率K=7%，求：電容器運行時實際電壓，如何選擇電容器額定電壓及實際補償容量。計算步驟為：
1)? 電容器實際承受電壓Uc=UN/(1-k)=400/(1-7%)=430v
　　　選擇電容器額定電壓為480v（選440v，450v的也能滿足要求），電抗器實際壓降為UL=430v-400v=30v，或UL=kUc=7%*430=30v。
2)? 額定電壓480v電容器，實際承受電壓為430v，實際生產的無功功率為額定無功的（430/480）2=0.8025倍。自身發出的無功Q=30*0.8025=24.075（Kvar）
3)? 電抗器吸收電容器發出的無功功率的7%
4)? 電容器實際向電網發出額定功率的0.8025*（1-7%）=0.7463倍，即30*0.7463=22.39（Kvar）
5)? 電容器串入電抗器后實際電流
　　　如上述的例子，30Kvar電容器，額定電壓480v，額定電流為IN=30/(*0.48)=36.1A.實際運行時，承受電壓為430v。
實際電流為I=IN*(430/480)=36.1*(430/480)=32.3A
或者I=Q/(*0.43)=24.075/(*0.43)=32.3A
　　　這樣，選擇回路導體及投切元件只能按32.3A選擇，不能按系統電壓400V，電容器30Kvar求得。對于額定電壓400V，容量30Kvar的電容器，其電流都為I=30/(*0.4)=43.3A.
　　　通過上述事例，可以看出串電抗器并聯補償電容器回路，各參數要通過計算求得。到底補償多少，有沒有達到設計要求，要有明確的交代。目前設計單位只要求電抗器，其它不再過問，即電氣成套廠更加隨意，為節約投資，電抗率選用電抗率寧低勿高，寧選鐵芯電抗器而不選空芯電抗器。4:54u "
六、??? 嚴防補償電容器對諧波放大
　　接入母線的無功補償用電容器，電容電抗系統能與電力系統組成并聯諧振回路。如果某次諧波電流頻率，電容電抗會流過很大的諧振電流，可達原有電網諧波電流數十倍，電容器端電壓也產生很高過電壓，此種情況稱為諧波放大。
　　當系統存在諧波時，并聯補償用電容器支路串入電抗器，而系統若忽略電阻，則安全呈感性，可用等效電感表示。等效電路圖見圖一。
　　　　　　　　　　
　　　圖一. 等效阻抗圖
　　圖中In為系統某次諧波電流，也看作由一恒流源發出，L2為系統等值電感，L1為電容器所串電抗器電感，C為補償電容的電容。流入系統的諧波電流為Ins，流入電容器的諧波電流為Ins，由此可得
　　　Ins=In*（jωL1+1/jωc）/(jωL1+1/jωc+jωL2)
　　　 =In/﹛1-[ωL2/﹙1/ωc-ωL1﹚]﹜
　　如果ωL2/(1/ωc-ωL1)=1時，Ins→∞

2諧波電抗器（單相或三相）
在電網或電氣設備中含有高次諧波的成分，使正弦波的波形發生畸變，會使用電設備產生附加的損耗，使機箱內的溫度升高，所以要將此諧波分量吸收掉，改善供電質量，諧波成分有：三次諧波，即150Hz的成分約占30％，五次諧波，即250Hz的成分約占10％，而七次諧波僅占5％。
吸收回路采用LC串聯諧振，諧振頻率與諧波頻率相等時，當XL=XC時回路阻抗Z＝R2+(XL-XC)
由于諧振頻率f等于諧波分量時，在此一頻率上的阻抗Z＝R，R為回路中的電阻，因此阻抗Z＝0,即可對此諧波頻率進行短路，但對主回路50Hz是沒有影響的，但是諧波成分是三、五、七、九、十一次之多，所以對不同頻率需要設備不同的吸收回路，好在九、十一次的諧波分量按級數遞減，可以忽略不計，因此在電氣設備中，大多只設備五次、七次LC吸收回路，三次諧波分量雖很大，但因LC吸收回路的頻率與主頻50Hz比較接近，一般不設置三次LC吸收回路，只有在鐵磁諧振式穩壓器中，設置三次和五次吸收回路，以改善波形失真。
各次吸收回路的LC參數，以供大家參考！見圖4。

在整流電路中，交流電經整流后變為脈動直流電，除了蓄電池充電或電鍍等可直接使用外，其它電子、電器設備對脈動直流電要經過濾波后，將紋波電壓減到最小才能使用，而用濾波振流圖的π形濾波效果更好，輸出直流電壓的波動更小，見圖7所示。濾波振流圖的特性有二種，一種是線性振流圈，即通過直流電流變化時，電感量基本上不變化，另一種稱為搖擺振流圈，即通過電流大時電感量小，通過電流小時電感量大
6其它電抗器
高壓電網上用的限流空心電抗器，大型電動機的降壓起動電抗器、電爐用的匹配電抗器、三相均衡電流用的均流電抗器、雷達用的儲能電抗器、還有分裂電抗器、試驗電抗器等很多用途。

電抗器的執行標準：
IEC289《電抗器》國際標準1987年版。
GB10229-88電抗器國家標準。
JB9644-1999半導體電氣件動用電抗器行業標準

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