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推薦值。
1 引言
無功功率對供電系統和負載的運行都是十分重要的，無功功率如果都要由電網提供并經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是一種性能優良的無功補償方式。補償用并聯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荷、出現不允許的溫升，特別嚴重的是當電容器組與系統產生并聯諧振時電流急速增加，開關跳閘、熔斷器熔斷、電容器無法運行。為避免并聯諧振的發生，電容器串聯電抗器。它的電抗率按背景諧波次數選取。電網的背景諧波為5次及以上時，宜選取4.5% -6%；電網的背景諧波為3次及以上時，宜選取12%-14%。
2 電抗率K的確定
電抗率是指串聯電抗器的相感抗XLN占電容器相容抗的XCN的百分比，當系統中諧波很少時，只是用來抑制電容器投入電網時可能出現的沖擊電流，可以選K=0.5-1%即可滿足要求。當查明供電系統的諧波含量后，再確定K值。配置電抗率時應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。電網諧波為5次及以上時應配置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回路在n次諧波下諧振則
式中XCN/XLN為電抗率的倒數，不同電抗率對應不同的諧振次數或諧振頻率。如抑制3次及其以上的諧波應選擇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.解諧電抗器設計時的技術要求，例如
額定電壓：690V
額定容量：15KVar
設計標準：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，實現無功補償量的調節。因為晶閘管投切速度快（us 級），稱“動補”
優點：快速動態調節補償量，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
屬動態補償，技術已成熟，正在被推廣應用
圖1是三相TSC基本原理圖，兩個反并聯的晶閘管起著把電容C并入電網或從電網斷開的作用。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和電容器預先充電的電壓相等。這樣，電容器電壓不會躍變，不會產生沖擊電流。一般在晶閘管電流為零時投入電網，以后每半個周波輪流觸發兩晶閘管電路持續導通。 當電容器接入電網后，要關斷該支路時，一般在某一晶閘管電流為零時，撤除另一支晶閘管的觸發脈沖，就可以將該電路從電網中切除。TSC電路也可以采用晶閘管和二極管反并聯的方式。優點是由于二極管的作用在電路不導通時，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。
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.結語
解諧電抗器在TSC電路中的應用有效的避免了傳統隨機補償易發生并聯諧振的危險。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，額定電流應大于補償回路電流，電容器耐壓大于原電網電壓，在設計時應加以考慮。