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并联电容器与电抗器的作用及差异

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:单相并联电容器主要由芯子、外壳和出线结构等几部分组成。并联电容器通过断路器与系统电力节点相连,其只能为系统提供感性无功功率。并联电容器的补偿效果与分组数和每组的容量有关。并联电容器组的离散性导致其投切会出现过补偿或欠补偿状态。因而在风电场无功补偿中,要减少并联电容器组投切的频率。电力系统中所采取的电抗器常见的有串联电抗器和并联电抗器。

并联电容器与电抗器的作用及差异

1.并联电容器

并联电容器原称移相电容器,主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率,以提高功率因数,改善电压质量,降低线路损耗。单相并联电容器主要由芯子、外壳和出线结构等几部分组成。用金属箔(作为极板)与绝缘纸或塑料薄膜叠起来一起卷绕,由若干元件、绝缘件和紧固件经过压装而构成电容芯子,并浸渍绝缘油。电容极板的引线经串联、并联后引至出线瓷套管下端的出线连接片。电容器的金属外壳内充以绝缘介质油。并联电容器组是一种应用广泛的无功补偿装置,这主要基于其投资少、运行简单、结构简单、易维护等优点。并联电容器通过断路器与系统电力节点相连,其只能为系统提供感性无功功率。由于并联电容器具有以上优点,因此得到广泛的应用。然而在特定情况下,并联电容器由于具有以下缺点因此使用会受到限制:

(1)并联电容器通常多组并联在一起,通过投切开关进行投切,每组电容器的状态为投或不投,这造成了其阶梯性的调节效果,不够平滑,无法达到最优补偿状态。并联电容器的补偿效果与分组数和每组的容量有关。

(2)通常将并联电容器定义为慢速无功补偿设备,其原因是电容器通常采用真空断路器进行投切,因而投切响应慢,且不适合频繁操作,故不能够快速跟踪无功负荷进行补偿。若采用晶闸管投切开关来代替真空开关投切,可以实现并联电容器的快速响应,但是依旧无法解决无功调节的离散性。且大功率的电力电子器件通常较为昂贵,这也相应提高了系统的造价。

(3)并联电容器组的离散性导致其投切会出现过补偿或欠补偿状态。根据电压和无功功率的关系,过补偿会引起系统电压升高,而欠补偿会导致电压降低。

(4)由于电容器提供的无功功率的大小与电压的平方成正比,在低电压时,其提供的无功功率会骤减,而此时需要的无功补偿明显增多,若不能够及时补偿无功功率,会使系统电压下降。

风电场中风速波动性大,风速波动带来频繁的电压波动,这会导致用于无功补偿的并联电容器组频繁地投切,使电容器组频繁地充电和放电,最终导致其寿命缩减。因而在风电场无功补偿中,要减少并联电容器组投切的频率。

2.电抗器

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图4-1 电抗器

电抗器也称为电感器,如图4-1所示。电力系统中所采取的电抗器常见的有串联电抗器和并联电抗器。串联电抗器主要用来限制短路电流,也有用在滤波器中与电容器串联或并联以限制电网中的高次谐波。220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器用以吸收电缆线路的充电容性无功功率。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能,主要包括:

(1)轻空载或轻负荷线路上的电容效应,以降低工频暂态过电压

(2)改善长输电线路上的电压分布。

(3)使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡,防止无功功率不合理流动,同时也减轻线路上的功率损失。

(4)在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压,便于发电机同期并列。

(5)防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

(6)当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时,还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容,以加速潜供电流自动熄灭,便于采用。

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