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摘要：在低压配电系统电容补偿的设计中，为了抑制电容器回路中的谐波电流，通常在电容器回路中串入不同容量的电抗器。结果一是会造成电容器端电压的升高，使电容补偿回路的补偿量增大；二是电抗器自身的感抗会抵消电容器的部分容抗，减小电容补偿回路的补偿量。因此，在进行电容补偿容量的计算时，要考虑系统运行电压、电抗率的选择及电容器额定电压等因数进行修正计算。
关键词：电容补偿；电抗器；补偿容量；电抗率
在石化行业的低压配电系统中，存在大量的感性负荷使得系统的功率因数偏低，因此需要进行无功补偿以提高供电系统的功率因数，从而降低线路中的无功电流，提高用电设备的效率。
在低压配电系统电容补偿的设计中，为了抑制电容器回路中的谐波电流，通常在电容器回路中串入不同容量的电抗器。结果一是会造成电容器端电压的升高，使电容补偿回路的补偿量增大；二是电抗器自身的感抗会抵消电容器的部分容抗，减小电容补偿回路的补偿量。下面就对低压配电系统中无功补偿容量的选择进行简单分析。
一、电容补偿系统实际补偿容量计算
由上可知，电容器的补偿容量与电压的平方成正比。
二、串联电抗器的选择
1.电抗率的选择原则
实践证明，不采取消谐措施的电容器回路极易因电容器放大谐波的效果而使电容器的寿命大大缩短。而补偿电容器回路中串联电抗器的主要作用就是抑制谐波。电抗率是串联电抗器的重要参数，根据规范GB 50227-2017《并联电容器装置设计规范》，用于抑制谐波时，电抗率应根据并联电容器装置接入电网处的背景谐波含量的测量值选择。当谐波为5次及以上时，电抗率宜取5.0%；当谐波为3次及以上时，电抗率宜取12.0%，亦可采用5.0%与12.0%两种电抗率混装方式。
2.电抗器额定容量及额定端电压的选择
串联电抗器的额定容量：
串联电抗器与电容器是串联连接，流过串联电抗器与电容器的电流值是一样大小，该电流为电抗器额定电流时，
由上可知，串联电抗器的额定容量、额定端电压与并联电容器的额定容量、额定电压及电抗率有关。
根据国家标准GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》公用电网谐波电压（相电压）限值，电网标称电压为0.38kV的电压总谐波畸变率为5%。在没有实际测量谐波电压的前提下，谐波对供电电压的影响粗略考虑为20V。因此，可先求出电容器端电压的计算值，再从产品标准系列中选取电容器额定电压，见表1。
表1 不同电抗率下电容器额定电压的选择
四、电容器额定补偿容量的计算
为了确定电容器额定补偿容量与系统实际补偿容量之间的关系，设修正系数为A，则：
而根据公式（2）计算：
将式（3）代入式（5），得出：
另一方面，由于电抗器本身是一个感性负载，串入电容器回路后会抵消一部分电容值。假设
为串入电抗器在系统中的实际容量，则：
代入式（6），得出
下面，以石化行业中某工程为例计算电容补偿的实际补偿容量。
根据公式（1）求出电容补偿系统实际补偿容量为：
在石化行业中，电动机的调速变频装置是主要谐波源，其谐波电流含有率见表2。
由表2可以看出，5次及以上谐波占谐波电流含量的90%以上。因此采用串入电抗率为5.0%的电抗来抑制5次及以上谐波，从而提高电容器的寿命，减少故障率。
参考表1电容器额定电压选择480V。根据公式（7）求出修正系数
本项目电容器额定补偿容量根据公式（4）计算为：
据此计算结果，同时参考电容器产品样本，确定选择额定补偿容量为200kvar的电容器组，可以保证补偿结果满足目标功率因数的要求。
五、结论
在石化行业低压设计配电设计中，往往只是计算出工程项目所需的目标补偿容量作为电容器的额定补偿容量。从以上分析可以看出，该补偿容量实际上是不足的，必须要根据系统运行电压、电抗率的选择以及所选用的电容器额定电压等因素进行修正计算，算出实际需要的无功补偿容量。
参考文献：
[1]鲁怡，谈超. 串入电抗器对电容补偿容量的影响. 中国水泥. 2011
[2]钱众林. 无功补偿用电容器电抗器额定电压的选择. 有色金属加工. 2008
论文作者:李忠政
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/14
标签：电容器论文; 谐波论文; 电抗论文; 容量论文; 电压论文; 电抗器论文; 电容论文; 《电力设备》2018年第17期论文;