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正确认识与应用阻尼式限流器2009-05-06 14:42:13　来源: 网上搜集　作者:佚名摘? 要：针对在高压并联电容器用阻尼式限流器应用方面存在的疑虑与问题，采用结合电容装置工程实例加以解答与剖析，以利于对限流技术的正确认识和应用。??? 关键词：阻尼式限流器；电容装置；合闸涌流；谐波响应0前言??? 高压并联电容器用阻尼式限流器（简称限流器），自研制成功至推广迄今有20多年，在6～35kV大中小型并联电容器装置（简称电容装置或电容器组）已有较多的应用。随着国内外对限流器技术研究的不断深入，尤其是限流器的国家电力行业标准的制定与实施，将进一步规范限流器的设计制造、检验鉴定和验收使用，也势必引起更广泛的关注与应用。　　然而，由于对限流器应用认识的不全面，会产生一些疑虑：其一，限流器中电抗器的电抗率小（通常≤0．1％～0．5％），电容器组合闸涌流大，是否安全；其二，火花间隙的电极间隙过大（未进行正确的整定调试），致使阻尼电阻不起作用；其三，阻尼电阻如被长期接入（火花间隙偶为异物短接），是否危及装置安全；其四，电容装置配用限流器，疑会引起电网5、7次谐波的严重放大或谐振。本文以限流器的技术性能和电容装置工程实例分别对上述问题加以解答与剖析。1限流器具有安全可靠的限流作用1．1限流器的限流作用　　文献［1］介绍了限流器的原理与构成。着重阐述限流器由低值电感空芯电抗器、火花间隙与阻尼电阻等3部分组成（原理接线如图1所示）；其工作原理系综合利用电抗器元件对高频涌流呈现出高阻抗，限制涌流的幅值，以阻尼电阻元件加速涌流衰减等两方面作用。加装火花间隙使得阻尼电阻仅在电容器组投入电网的瞬间接入电路（此时电抗器相当于开路，而尚未充电的电容器相当于短路，火花间隙在相电压的作用下击穿），随着涌流的迅速衰减，电抗器两端电压下降，间隙自动熄弧，阻尼电阻撤出，从而避免了阻尼电阻长期通电所引起的损耗。　　限流器首先保证限制电容器组合闸涌流在允许的范围内。尽管合闸涌流倍数的安全限值是颇有争议的问题，但现行国家标准GB50227－95《并联电容器装置设计规范》机械、电力行业标准《高压并联电容器装置》既以人们普遍能接受的经验数值—20倍作为标准规定限值，故限流器参数设计选择亦以此为限。然而笔者认为不论电容装置容量大小取同一限值是不科学的，应采取对小容量装置（如对应于10 kV与35 kV电压等级电容装置，其容量分别小于3与6 Mvar）选取较大倍数如20倍左右；对大容量装置（10 Mvar及以上）则取较小倍数如10～15倍。因为前者即使20倍或更大些倍数，其涌流数值远小于断路器（关合电流）、电流互感器（动热稳定的I2·t值）等设备的承受能力，而对于电容器及其单台保护用熔断器的耐受能力（能耐受70倍额定电流峰值的涌流）留有足够裕度；后者鉴于装置容量大，如取较大倍数，则涌流将达到很大数值，考虑到断路器等配套设备的承受能力，并留有足够裕度，故应选取较小倍数。这一设计思路，恰好与要求限流器参数配置在满足电容装置整体安全的前提下，简化产品型号规格的规划设计原则相吻合。　　通常电容器组追加投入时涌流比单组投入时大得多，尤其是多组并列运行时最后一组投入的涌流最大。因为除了电源对新电容的充电电流以外，还有相邻已运行电容的放电电流，且后者随着已投电容容量的增大而增大。因此，限流器的主参数和主要技术性能指标的设计选择首先要满足抑制追加合闸涌流。按照文献［1］提供的电路模型与算式，经理论计算分析和现场实际测试得出如下结果：　　（1）电容器组配用限流器时（限流器中电抗器的电抗率为0．1％～0．5％），计算追加合闸涌流的幅值，可忽略电源的影响，而仅计相邻带电电容的放电电流。　　（2）当阻尼电阻适当配置时（如按优化配置选择），接入与不接入阻尼电阻（前者为串接限流器，后者为仅串接电抗器），其电容器组追加合闸涌流幅值是相近或相等的。1．2限流器电抗值选用的计算??? 鉴于上述理由，电抗器的电感值（Le）与涌流倍数（Kc）、电容器组额定容量（Qcn）、电容器组额定（线）电压（Un）、电容器组组数（N）和工频角频率（ω）的关系，可简化为按式（1）计算选择。　　经过规划设计，在6、10、35、66 kV并联电容器用限流器中的电抗器的电感值分别采用100、200、800、1500μH。它们在相应的电压等级电容装置的实用容量系列范围内，以及实用的电容器组组数范围内（通常小容量装置在同一母线上以1～2组配置，大容量装置可有4组及以上配置），均能可靠保证限制合闸涌流在允许的限值20倍以内。? 　　随着电容器组容量的增大，相应的电抗器的电抗率增大，涌流倍数递减。可用式（2）验算追加合闸涌流的倍数。例，当选取Le＝200μH，如Un＝10．5 kV，Qcn＝2Mvar，N＝3时Kc＝19．7倍；如Un＝10．