串联电抗器的作用及选择

随着电力电子技术的普及与发展，供电系统中涌现出大量非线性负载，如家用电器和工业用交、直流变换装置等。这些设备的广泛应用导致电网电流、电压波形发生畸变，引发电网谐波“污染”。其中，静止变流器以其开关工作方式，成为谐波产生的主要源头之一。除此之外，具有冲击性、波动性的负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，也是谐波产生的重要因素。这些谐波不仅会降低供用电设备的安全性，还会对电网的经济运行造成干扰，成为电网的“公害”。

为了有效治理电能质量，遵循“谁污染谁治理，多层治理、分级协调”的原则至关重要。在配电和变电系统中，针对主要的电能质量污染源和敏感负荷中心设立电能质量控制枢纽点，实施在线监测和相应的改善措施，显得尤为重要。

在并联电容器装置接入母线处，若谐波“污染”未得到根本整治，采取必要措施防止谐波放大尤为关键。在并联电容器的回路中串联电抗器是一种有效且可行的方法。电抗器的主要功能是抑制高次谐波和限制合闸涌流。串联电抗器的选择与使用并非任意为之，必须考虑电网的谐波背景。

关于串联电抗器的作用及其电抗率的选择方法，进行了深入。在某110kV变电所的实际案例中，尽管配置了电抗率为6%的串联电抗器，但在实际运行中仍发现电压总畸变率和3次谐波的畸变率超过限定值。面对这样的谐波背景，我们需要对电抗率的选择进行细致的分析。

简化模型显示，当存在谐波电流源时，电容器装置的谐波电压放大率与谐波电流放大率相同。我们也了解到串联谐振和并联谐振的发生条件以及电容器装置的谐振容量。结合系统及元件的实际参数，我们计算得出，在该案例中，2kvar的电容器组配置电抗率为6%的串联电抗器不会发生3次、5次谐波并联谐振或接近谐振。该选择也能有效抑制涌流。

串联电抗器在抑制电网谐波方面起着重要作用。其电抗率的选择需结合电网的实际情况，通过细致的计算和分析来确定。只有这样，才能确保电网的安全、稳定运行。经过深入研究两套电容器装置的投切情况，我们发现它们均为单组投切模式。在这种模式下，对于2 kvar的电容器组，配置电抗率为6%的串联电抗器能有效限制涌流，无论是单组投入还是追加投入。

在谐波电压放大率时，我们通过对特定参数的计算发现，当选择6%的串联电抗器时，对3次谐波电压的放大率FVN为1.21。这一理论计算结果与现场实测数据大体相符。对于5次谐波电压放大率FVN的计算，简化电路模型似乎并不具备工程价值。值得注意的是，当配置的电抗率为6%时，该电容器组产生了明显的3次谐波放大，且超过了公用电网谐波电压的限值。这表明在特定谐波背景下，这种配置可能并不恰当。

为了确保电抗率的选择更为合理，我们必须深入了解电容器接入母线处的背景谐波情况。针对不同的背景谐波，我们应采取不同的应对措施。并联电容器的串联电抗器在IEC标准下分为阻尼电抗器和调谐电抗器两种类型。阻尼电抗器主要用于限制合闸涌流，其电抗率通常较小，一般在0.1%～1%之间。而调谐电抗器则主要用于抑制谐波，其电抗率较大，用于调整并联电路的参数。当电网中的谐波不能忽视时，应优先考虑使用调谐电抗器。

对于该变电所的2 kvar电容器组而言，其电抗率的选择尤为重要。经过计算对比，我们发现选择12%的串联电抗器对3次谐波电压的放大率FVN仅为0.50。这一结果表明电抗率按照12%配置值得我们进一步验证和考察。在实际应用中，我们需要根据电网的具体情况和实际需求来选择适当的电抗率配置，以确保电网的稳定运行和电容器的正常工作。这一研究对于指导类似工程实践具有重要的参考价值。