在電力系統(tǒng)中，電容器組廣泛應(yīng)用于無功補(bǔ)償、改善電壓質(zhì)量等方面。而裝設(shè)于電容器組的電抗器，雖看似不起眼，卻發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。正確確定電抗器的電抗值和電壓，對(duì)于保障電容器組乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有不可忽視的意義。

電抗器在電容器組中的作用

電抗器與電容器組串聯(lián)或并聯(lián)，承擔(dān)著多重任務(wù)。首先，它能抑制高次諧波。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，大量非線性負(fù)載的接入，如電力電子設(shè)備、電弧爐等，使得系統(tǒng)中產(chǎn)生了豐富的高次諧波。這些高次諧波會(huì)對(duì)電容器組造成損害，導(dǎo)致電容器過熱、壽命縮短甚至損壞。電抗器通過自身的電感特性，對(duì)高次諧波呈現(xiàn)出較大的阻抗，從而有效抑制高次諧波電流流入電容器組，保護(hù)電容器的安全。

其次，電抗器可限制合閘涌流。電容器組在合閘瞬間，由于電容兩端電壓不能突變，會(huì)產(chǎn)生較大的合閘涌流。合閘涌流可能會(huì)對(duì)電容器組、開關(guān)設(shè)備以及其他電氣設(shè)備造成沖擊，影響設(shè)備壽命。電抗器能夠利用其電感對(duì)電流變化的阻礙作用，限制合閘涌流的幅值和上升速度，降低對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

此外，在并聯(lián)電容器組中，電抗器還能起到均壓作用，確保各個(gè)電容器之間的電壓分布均勻，避免個(gè)別電容器因承受過高電壓而損壞。

電抗值的確定

根據(jù)諧波抑制要求確定：要確定電抗器的電抗值，首先需明確系統(tǒng)中主要的諧波成分。以抑制 5 次諧波為例，一般可按照電抗器與電容器對(duì) 5 次諧波形成串聯(lián)諧振的原則來選取電抗值。設(shè)電容器組的電容為C，系統(tǒng)頻率為f，對(duì)于 5 次諧波，其頻率為5f。根據(jù)串聯(lián)諧振條件，此時(shí)電抗器的感抗XL5與電容器容抗XC5相等，即XL5=XC5。已知XC5=2π×5fC1，XL5=2π×5fL(L為電抗器電感)，聯(lián)立可得L=(2π×5f)2C1，進(jìn)而計(jì)算出電抗值XL=2πfL。一般來說，為有效抑制 5 次諧波，電抗率(電抗器電抗值與電容器容抗值之比)可選取 4.5% - 6%。同理，若要抑制 3 次諧波，電抗率通常選取 12% - 13%。

考慮限制合閘涌流：從限制合閘涌流的角度出發(fā)，電抗值的選取需綜合考慮電容器組的容量、系統(tǒng)短路容量等因素。合閘涌流的大小與電容器組的充電功率、系統(tǒng)的短路容量以及電抗器的電抗值有關(guān)。通常，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來估算滿足限制合閘涌流要求的電抗值范圍。一般情況下，為將合閘涌流限制在一定倍數(shù)(如 5 - 10 倍電容器組額定電流)內(nèi)，電抗率可在 0.1% - 1% 之間選取。但實(shí)際應(yīng)用中，還需結(jié)合系統(tǒng)具體情況進(jìn)行精確計(jì)算和調(diào)整。

兼顧均壓等其他作用：在并聯(lián)電容器組中，為實(shí)現(xiàn)均壓功能，需保證各并聯(lián)電容器支路的電抗值與電容值的比值相等。這就要求在確定電抗器電抗值時(shí)，考慮電容器組的分組情況以及各支路電容的匹配關(guān)系，通過合理分配電抗值，使各支路的電壓分布均勻，保障電容器組的穩(wěn)定運(yùn)行。

電壓的確定

與電容器組電壓匹配：電抗器的額定電壓應(yīng)與所連接的電容器組的額定電壓相匹配。電容器組在運(yùn)行時(shí)，會(huì)承受系統(tǒng)電壓以及可能出現(xiàn)的過電壓。電抗器的額定電壓必須能夠滿足在這些電壓條件下長期安全運(yùn)行的要求。例如，若電容器組的額定電壓為UC，電抗器的額定電壓UL應(yīng)根據(jù)電容器組的接線方式(如三角形接線或星形接線)以及系統(tǒng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍來確定。在星形接線的電容器組中，電抗器的額定電壓一般可選取與電容器組相電壓相等或略高的值;在三角形接線的電容器組中，電抗器的額定電壓則需根據(jù)三角形接線的特點(diǎn)以及系統(tǒng)過電壓情況進(jìn)行計(jì)算確定，通常會(huì)高于電容器組的相電壓。

考慮系統(tǒng)過電壓情況：電力系統(tǒng)中可能會(huì)出現(xiàn)各種過電壓，如操作過電壓、雷電過電壓等。這些過電壓可能會(huì)瞬間施加到電抗器上，對(duì)其絕緣造成威脅。因此，在確定電抗器電壓時(shí)，需充分考慮系統(tǒng)可能出現(xiàn)的過電壓幅值和持續(xù)時(shí)間。一般可根據(jù)系統(tǒng)的絕緣配合要求，選取具有相應(yīng)絕緣水平的電抗器，其額定電壓應(yīng)能承受系統(tǒng)過電壓的沖擊而不發(fā)生絕緣損壞。例如，在一些雷電活動(dòng)頻繁的地區(qū)，電抗器的額定電壓需按照能夠承受較高幅值的雷電過電壓來選取，同時(shí)，還需配備相應(yīng)的過電壓保護(hù)裝置，如避雷器等，以進(jìn)一步保障電抗器的安全運(yùn)行。

結(jié)合電抗器的連接方式：電抗器與電容器組的連接方式不同，其電壓的確定方法也有所差異。在串聯(lián)連接時(shí)，電抗器承受的電壓為電容器組電流在其電抗上產(chǎn)生的壓降;在并聯(lián)連接時(shí)，電抗器承受的電壓與電容器組兩端電壓相同。此外，若電抗器采用雙星形接線等特殊接線方式，還需考慮中性點(diǎn)不平衡電流等因素對(duì)電抗器電壓的影響。例如，在雙星形接線的電容器組中，若存在中性點(diǎn)不平衡電流，會(huì)在電抗器上產(chǎn)生額外的電壓降，此時(shí)需對(duì)電抗器的額定電壓進(jìn)行修正，以確保其在各種工況下都能正常運(yùn)行。

選用裝設(shè)于電容器組的電抗器時(shí)，確定其電抗值和電壓需要綜合考慮諧波抑制、合閘涌流限制、均壓、與電容器組電壓匹配、系統(tǒng)過電壓以及連接方式等多方面因素。通過精確計(jì)算和合理選取，才能確保電抗器在電容器組中發(fā)揮最佳性能，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。在實(shí)際工程應(yīng)用中，還需結(jié)合電力系統(tǒng)的具體參數(shù)和運(yùn)行要求，進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行和可靠供電。