摘  要：本文討論了解諧電抗器的選用及加入解諧電抗器后對TSC電路的影響，并給出了解諧電抗器參數(shù)推薦值。
1 引言
      無功功率對供電系統(tǒng)和負(fù)載的運行都是十分重要的，無功功率如果都要由電網(wǎng)提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的，也是不可能的。而晶閘管投切電容器-TSC是一種性能優(yōu)良的無功補償方式。補償用并聯(lián)電容器對諧波電壓最為敏感，諧波電壓加速電容器老化，縮短使用壽命。諧波電流將使電容器過負(fù)荷、出現(xiàn)不允許的溫升，特別嚴(yán)重的是當(dāng)電容器組與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振時電流急速增加，開關(guān)跳閘、熔斷器熔斷、電容器無法運行。為避免并聯(lián)諧振的發(fā)生，電容器串聯(lián)電抗器。它的電抗率按背景諧波次數(shù)選取。電網(wǎng)的背景諧波為5次及以上時，宜選取4.5% -6%；電網(wǎng)的背景諧波為3次及以上時，宜選取12%-14%。
2 電抗率K的確定
      電抗率是指串聯(lián)電抗器的相感抗X_LN占電容器相容抗的X_CN的百分比，當(dāng)系統(tǒng)中諧波很少時，只是用來抑制電容器投入電網(wǎng)時可能出現(xiàn)的沖擊電流，可以選K=0.5-1%即可滿足要求。當(dāng)查明供電系統(tǒng)的諧波含量后，再確定K值。配置電抗率時應(yīng)注意使電容接入處諧波阻抗呈感性，而對基波呈容性，保持無功補償作用。電網(wǎng)諧波為5次及以上時應(yīng)配置K=4.5-6%為宜。配置K=6%電抗器抑制5次諧波效果好。
如電抗器電容器串聯(lián)回路在n次諧波下諧振則

      式中X_CN/X_LN為電抗率的倒數(shù)，不同電抗率對應(yīng)不同的諧振次數(shù)或諧振頻率。如抑制3次及其以上的諧波應(yīng)選擇K=12-14%為宜。
      表一 上海鷹峰電子公司K=14%解諧電抗器部分選型表

3.解諧電抗器設(shè)計時的技術(shù)要求，例如
      額定電壓：690V
      額定容量：15KVar
      設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 10229-1988 JB5346-1998
      線性范圍：L≥0.95Ln (2倍額定電流時，電感誤差小于5%)
      調(diào)整精度：LN的-2%...+3%（任意兩相間電抗值之差不大于2%）
      過載能力：1.35倍過載能力下長期安全運行
      絕緣水平：Un≤1100V(線對線電壓)
      溫升限值 ：60K
      冷卻方式 ：自然冷卻（AN）
      防護等級：IP00
      損耗: ≤2KW
4.加入解諧電抗器后對TSC電路的影響
         

      用晶閘管控制投切電容器組，實現(xiàn)無功補償量的調(diào)節(jié)。因為晶閘管投切速度快（us 級），稱“動補”
      優(yōu)點：快速動態(tài)調(diào)節(jié)補償量，電流沖擊小，投切延時短，無噪聲
      缺點：無諧波抑制能力，造價比接觸器投切電容器裝置貴
      屬動態(tài)補償，技術(shù)已成熟，正在被推廣應(yīng)用
      圖1是三相TSC基本原理圖，兩個反并聯(lián)的晶閘管起著把電容C并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開的作用。TSC運行時選擇晶閘管投入時刻的原則是，該時刻交流電源電壓應(yīng)和電容器預(yù)先充電的電壓相等。這樣，電容器電壓不會躍變，不會產(chǎn)生沖擊電流。一般在晶閘管電流為零時投入電網(wǎng)，以后每半個周波輪流觸發(fā)兩晶閘管電路持續(xù)導(dǎo)通。 當(dāng)電容器接入電網(wǎng)后，要關(guān)斷該支路時，一般在某一晶閘管電流為零時，撤除另一支晶閘管的觸發(fā)脈沖，就可以將該電路從電網(wǎng)中切除。TSC電路也可以采用晶閘管和二極管反并聯(lián)的方式。優(yōu)點是由于二極管的作用在電路不導(dǎo)通時，電容電壓會始終維持在電源電壓峰值。
     圖2是此時電路的相量圖，假設(shè)此時電抗率14%，則
                                     ULN=0.14UCN
                                     UXN =(1-0.14)UCN
                                     UCN= UXN/(1-0.14)=1.16 UXN
可見，電容器端電壓升高16%，回路電流也增加到相同倍數(shù)。
總的無功功率補償容量是增加還是減少？
(1) 電容器無功功率補償容量Q'C
Q'C =( UCN / UXN)2QC=1.162QC
(2)電抗器消耗無功功率QL
QL=3I2XLN=3(1.16Uxn/Xcn)2 *0.14XCN =0.565QC
(3)實際無功功率補償容量
Q'C-QC =0.78QC
      同理，可計算出電抗率K=6%電容器端電壓為1.064倍電網(wǎng)電壓，無功功率補償容量Q'C =1.062 QC 從以上計算可以看出TSC中加入K=6%的解諧電抗器后，無功功率補償容量增加了，而加入K=14%解諧電抗器的無功功率補償容量減小了。
 5.結(jié)語
      解諧電抗器在TSC電路中的應(yīng)用有效的避免了傳統(tǒng)隨機補償易發(fā)生并聯(lián)諧振的危險。相反，在選擇不同電抗率的解諧電抗器后，補償支路無功功率可能還會增加。在選擇解諧電抗器時，額定電流應(yīng)大于補償回路電流，電容器耐壓大于原電網(wǎng)電壓，在設(shè)計時應(yīng)加以考慮。