11-电容补偿三次谐波吸收分析

龚学长

计算条件

1、牵引变压器：Y/△ 短路电压%为10.5

2、电容器组：2400kvar，用额定容量100kvar、额定电压10.5kV电容，4串6并组成。 3、电抗器匹配系数：0.12

单只电容器容抗为：

XC=10500*10500/100000=1102.5(Ω) 四串六并后电容器阻的容抗为： XC=1102.5*4/6=735(Ω) 匹配电抗器容抗为： XL=735*0.12=88.2(Ω)

额定运行电压27.5kV时的基波电流： IC=27500/(735-88.2)=42.52(A)

吸收三次谐波计算

三次谐波电流等效回路如下: XBb

I3XBcXBa

XL

变压器次边三角形接线每个线圈阻抗: XBa=xbB=xbc=11.9(Ω)， 变压器的等效： XB= XBa（ xbB+xbc）/ [XBa+（ xbB+xbc）]=11.9*2*11.9/(3*11.9)=7.93(Ω) 等效电路如下图： I3XBXL

三次谐波回路的阻抗为：

X3=3XB*（3XL-XC/3）/[3XB*+（3XL-XC/3）]

=3*7.93（3*88.2-735/3）/[3*7.93+（3*88.2-735/3）] =23.79*19.6/(23.79+19.6) =10.75(Ω)

三次谐波电流源在X3上形成的三次谐波电压为： U3=I3*X3

电容器组内的三次谐波电流为：

IC3= U3/（3XL-XC/3）= I3*10.75/19.6 = I3*0.5485

流回变压器中的三次谐波电流: IB3= U3/(3XB）= I3*10.75/23.79 = I3*0.4515

当电容器组还是2400kvar,而XL用2800kvar的电抗器时，这时电抗器的感抗为： XL=1102.5*4/7*0.12 =75.6(Ω)

X3=3XB*（3XL-XC/3）/[3XB*+（3XL-XC/3）]

=3*7.93（3*75.6-735/3）/[3*7.93+（3*75.6-735/3）] =23.79*(-18.2)/(23.79-18.2) =-77.4558(Ω)

三次谐波电流源在X3上形成的三次谐波电压为： U3=I3*(-77.4558)

电容器组内的三次谐波电流为：

IC3= U3/（3XL-XC/3）= (-I3*77.4558)/(-18.2) = I3*4.2558

流回变压器中的三次谐波电流:

IB3= U3/(3XB）= I3*(-77.4558)/23.79 = -I3*3.2558

I3= IC3+ IB3= I3*4.2558-I3*3.2558= I3

这时电容器组中的三次谐波电流是牵引网中三次谐波电流的4.2558倍，与牵引网电流同相位，流入电力系统中的三次谐波电流是牵引网中三次谐波电流的3.2558，相位差180度。

当电抗器采用258mH时，81.012，匹配系数为：81.012/735=0.11022，这时： X3=3*7.93（3*81.012-735/3）/[3*7.93+（3*81.012-735/3）] =23.79*(-1.964)/(23.79-1.964) =-2.1407(Ω

电容器组内的三次谐波电流为：

IC3= U3/（3XL-XC/3）= (-I3*2.1407)/(-1.964) = I3*1.09

流回变压器中的三次谐波电流: IB3= U3/(3XB）= I3*(-2.1407)/23.79 = -I3*0.09