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进线电抗器与串联电抗器的理论分析

发布时间:2020-12-12

 1、进线电抗器与串联电抗器的工作原理

  进线电抗器与串联电抗器的作用是用来削弱或消除电力半导体变流装置和非线性负载产生的谐波电流和电压对供电系统的影响。考虑到三相对称供电系统中一般以5、7、11和13次谐波含量较大且对系统影响较为严重,故进线电抗器与串联电抗器可主要针对综合削弱这几次谐波来设计。其工作原理可由图1所示电路接线图及相量图说明。

     

如图1(a) 所示,将一相电流I分为2个支路电流I1和I2。通过适当选取移相绕组的匝数和接线方式可使支路电流的基波和I1相对于相电流基波I1 分别移相a 角和-a 角,则基波相电流与支路电流的相量关系如图1(b)所示。由于a 角较小,总的相电流基波即采用移相后对基波电流的影响不大。然而,采用移相接法对谐波分量的影响却较大。以5次谐波电流为例,2支路的5次谐波电流相对于相电流基波I1 分别被移相5a 和-5a 角,如图1(c)所示,由于接近于大小相等和方向相反,使来自负载端由于半导体变流器或非线性负载产生的5次电流谐波接近互相抵消,从而减轻或削弱了负载谐波电流对供电系统的影响。


  2、最佳移相角的确定

  由上面分析可知,通过选取某个特定的移相角可消除某次谐波电流的影响,如取a =18度,则可消除5次谐波。想通过选定某个特定的移相角来同时消除多次谐波带来的影响是不可能的。要想通过选定某个特定的移相角同时对几次谐波都有较好的削弱作用,必须综合考虑移相角对各次谐波的影响。不同移相角对基波和5、7、11和13等主要次谐波的衰减作用如图2示。考虑到5次和7次谐波分量通常比11和13次谐波含量大且对供电系统的影响更为严重,可选取移相角a≈11度。

 

  

3、进线电抗器与串联电抗器的结构和移相绕组联结方式

  三相进线电抗器与串联电抗器的绕组接线原理如图3所示。图中X、U1和U2端,Y、V1和V2端及Z、W1和W2端所在的三组线圈分别绕在同一铁心柱上,各移相绕组的电压相量和同一铁心绕组间的同名端也被表示出来。通过绕组匝数的调整和相间换接,可获得所需移相角。三相进线电抗器与串联电抗器的铁心一般可采用两种结构型式,即如图4所示的由3个独立铁心构成的三相进线电抗器与串联电抗器和采用单一五柱式铁心的三相进线电抗器与串联电抗器


  具有3个独立铁心的三相进线电抗器与串联电抗器的优点是结构简单和易于制造,与图4(b)所示五柱式铁心结构相比,缺点是用铁量大。五柱式铁心相当于图4(a)所示3个独立的单相电抗器,不采用传统的三柱式铁心而增加两个小截面的心柱是为谐波磁通(主要是由3的倍数次谐波电流产生的零序磁通)提供通路,以减小谐波磁场的影响和改善电磁兼容性。与基波磁通相比,零序磁通相对较小,故可采用小截面。显然,采用五柱式铁心可以节省铁心材料。



  4、移相绕组电压与匝数的确定

  图3所示的三相进线电抗器与串联电抗器绕组电压的相量关系如图5所示。设电气中性点为O,UX为A相输入相电压,而UV1和UV2分别输出移相电压。因三相进线电抗器与串联电抗器的三组绕组呈对称连接,故其它两组线圈移相规律与A相相同并互差120度。显然,对于不同的供电电源电压及不同的移相角,移相绕组上的电压UAX、UBY和UCY是不同的。设移相绕组上电压的有效值为由式(4)可确定移相绕组的电压和匝数。


上海豫程电气有限公司(http://www.yucheng-sh.com)是一家集电抗器, 高压电抗器,高压空心电抗器, 输入输出电抗器,输入输出滤波器产品研发、制造、销售、服务为一体的高科技企业。我公司专业生产各种型号的高低压电抗器及变频器周边配套产品。 高压电抗器种类:干式空心串联电抗器、干式空心限流电抗器、干式空心滤波电抗器、干式铁心串联电抗器、干式铁心起动电抗器


进线电抗器与串联电抗器的理论分析

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