1引言

无功功率对供电系统和负载的运行都是十分重要的，无功功率如果都要由电网提供并经过长距离传送是不合理的，也是不可能的。而晶闸管投切电容器-TSC是一种性能优良的无功补偿方式。补偿用并联电容器对谐波电压最为敏感，谐波电压加速电容器老化，缩短使用寿命。谐波电流将使电容器过负荷、出现不允许的温升，特别严重的是当电容器组与系统产生并联谐振时电流急速增加，开关跳闸、熔断器熔断、电容器无法运行。为避免并联谐振的发生，电容器串联电抗器。它的电抗率按背景谐波次数选取。电网的背景谐波为5次及以上时，宜选取4.5% -6%；电网的背景谐波为3次及以上时，宜选取12%-14%。

2电抗率K的确定

电抗率是指串联电抗器的相感抗XLN占电容器相容抗的XCN的百分比，当系统中谐波很少时，只是用来抑制电容器投入电网时可能出现的冲击电流，可以选K=0.5-1%即可满足要求。当查明供电系统的谐波含量后，再确定K值。配置电抗率时应注意使电容接入处谐波阻抗呈感性，而对基波呈容性，保持无功补偿作用。电网谐波为5次及以上时应配置K=4.5-6%为宜。配置 K=6%电抗器抑制5次谐波效果好。

如电抗器电容器串联回路在n次谐波下谐振则

式中XCN/XLN为电抗率的倒数，不同电抗率对应不同的谐振次数或谐振频率。如抑制3次及其以上的谐波应选择K=12-14%为宜。

表一 上海鹰峰电子公司K=14%解谐电抗器部分选型表

3.解谐电抗器设计时的技术要求，例如

额定电压：690V

额定容量：15KVar

设计标准：GB/T 10229-1988 JB5346-1998

线性范围：L≥0.95Ln (2倍额定电流时，电感误差小于5%)

调整精度：LN的-2%...+3%（任意两相间电抗值之差不大于2%）

过载能力：1.35倍过载能力下长期安全运行

绝缘水平：Un≤1100V(线对线电压)

温升限值 ：60K

冷却方式 ：自然冷却（AN）

防护等级：IP00

损耗: ≤2KW

4.加入解谐电抗器后对TSC电路的影响

用晶闸管控制投切电容器组，实现无功补偿量的调节。因为晶闸管投切速度快（us 级），称“动补”

优点：快速动态调节补偿量，电流冲击小，投切延时短，无噪声

缺点：无谐波抑制能力，造价比接触器投切电容器装置贵

属动态补偿，技术已成熟，正在被推广应用

图1是三相TSC基本原理图，两个反并联的晶闸管起着把电容C并入电网或从电网断开的作用。TSC运行时选择晶闸管投入时刻的原则是，该时刻交流电源电压应和电容器预先充电的电压相等。这样，电容器电压不会跃变，不会产生冲击电流。一般在晶闸管电流为零时投入电网，以后每半个周波轮流触发两晶闸管电路持续导通。 当电容器接入电网后，要关断该支路时，一般在某一晶闸管电流为零时，撤除另一支晶闸管的触发脉冲，就可以将该电路从电网中切除。TSC电路也可以采用晶闸管和二极管反并联的方式。优点是由于二极管的作用在电路不导通时，电容电压会始终维持在电源电压峰值。

图2是此时电路的相量图，假设此时电抗率14%，则

ULN=0.14UCN

UXN =(1-0.14)UCN

UCN= UXN/(1-0.14)=1.16 UXN

可见，电容器端电压升高16%，回路电流也增加到相同倍数。

总的无功功率补偿容量是增加还是减少？

(1) 电容器无功功率补偿容量Q'C

Q'C =( UCN / UXN)2QC=1.162QC

(2)电抗器消耗无功功率QL

QL=3I2XLN=3(1.16Uxn/Xcn)2 *0.14XCN =0.565QC

(3)实际无功功率补偿容量

Q'C-QC =0.78QC

同理，可计算出电抗率K=6%电容器端电压为1.064倍电网电压，无功功率补偿容量Q'C =1.062 QC 从以上计算可以看出TSC中加入K=6%的解谐电抗器后，无功功率补偿容量增加了，而加入K=14%解谐电抗器的无功功率补偿容量减小了。

5.结语

解谐电抗器在TSC电路中的应用有效的避免了传统随机补偿易发生并联谐振的危险。相反，在选择不同电抗率的解谐电抗器后，补偿支路无功功率可能还会增加。在选择解谐电抗器时，额定电流应大于补偿回路电流，电容器耐压大于原电网电压，在设计时应加以考虑。