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功率电感:电容器串接电抗器之实际应用及问题讨论(二)

来源:    作者:     发布时间:2014-12-20 18:11:18     点击数:
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  通常会产生大量谐波成份的6脉冲整流器负载,所产生的最主要谐波成份为所谓的特性谐波,亦即所谓的N=6n±1次谐波,n=1,2,3….。故在这种谐波成份中,最低频率者为5次(250Hz)谐波。而在此一例子当中,电容器+7%电抗器组仅会在3.78次(189Hz)以下,才会与系统产生并联共振。可是因为在此一系统中并无3.78次(189Hz)以下之谐波电流,故不会有谐波共振放大之现象。

而在3.78次(189Hz)以上,因电容器+7%电抗器组为功率电感性负载,而系统也是电感性,故在3.78次(189Hz)以上并不会有并联共振的情形发生,故该特性谐波N=6n±1,n=1,2,3…,就不会有所谓并联共振而造成谐波共振放大的情形发生。

而且值得一提的是,此一电容器+7%电抗器组,在第5次(250Hz)时的阻抗为电感性,而系统在第5次(250Hz)的阻抗也是电感性。因此5次谐波将会因欧姆定律,阻抗分流原理,一部份流入电容器+7%电抗器组中。7次以及更高次之谐波亦会依同样的原理,而会有一小部份会流入电容器+7%电抗器组中。因此,此一电容器+7%电抗器组,其实不仅可以避免特性谐波的共振放大问题之外,并且因为分流原理,可以吸收一小部份5次及5次以上之谐波成份。因此它其实是有部份滤波的功能。

当系统产生3次谐波时,则建议电容器加装13%电抗器(串联共振点2.77次,139Hz)或14%电抗器(串联插件电感打样 共振点2.67次(134Hz))或15%电抗器(串联共振点2.58次,129Hz)。如此即可避开3次谐波电流的共振放大。但是因为13%,14%或15%之电抗器的成本远高于6%或7%电抗器,故除非真有相当多的3次谐波成份,否则绝大多数的状况,还是串接6%或7%之电抗器即可。

以下为以400V,50Hz系统插件电感器厂,补偿50KVAR,串接7%电抗器为例作为说明。

这样的设计当中该注意到的问题即是:

电容器串接电抗器时,电容器之选用

如果电容器串了7%的电抗器,而电抗器之阻抗向量与电容器之阻抗向量刚好相差180°。故跨于电容器之电压会比系统电压还高出(1/0.93)倍,(在此例为400V/0.93=430V)。且因为这样的设计会有一部份的谐波成份流入电容器+7%电抗器组中,故电容器的耐压须适度地考虑以下几点而将其耐压适度的提高。而且在提高电容器耐压的同时,亦须考虑到电容器的特性,须同时也提高电容器的容量,使该电容器在工作电压时能有适量的输出无功

•系统电压变化

•外加电抗器而造成的压升

•部份谐波电流流入而造成的压升

在这个例子中,电容器实际上是电感打样在430V工作,且电容器在430V工作时,需有50kvar/0.93=53.76kvar之无功输出。


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