变频器附加电抗器如何选配？

随着可再生能源发电市场与分布式能源市场需求量的增加，电力在我国发展愈加呈现平稳上升的态势，高压变频器的需求将更加旺盛，年变频器在中国有巨大的需求潜力，全国潜在变频器市场约~亿元。而截止今年，国内累计推广应用变频调速装置~万kw，约~亿元，只有占潜在市场的%左右。基于此，美、日以及欧洲的各大变频生产公司几乎全部云集中国市场，外资变频器一度占据了%以上的中国变频器市场份额。变频器市场日益繁荣，变频器及其附属设备的安装、调试、日常维护及维修工作量剧增，给用户造成重大直接、间接的损失。本文就变频器附加使用电抗器（如：输入输出电抗器）选型作用结构等方面进行分析。 变频器的输出是经过SPWM调制的电压波形，由于电动机绕组是感性负载电流不能突变，因此电流基本上是正弦波，SPWM有着陡峭的电压上升和下降的前后沿，使得输出引线向外界发射含量极大的电磁干扰，并且在引出线对地，电动机绕组匝间、绕组对地产生很强的脉冲电流，为了减轻变频器输出对外界的干扰，降低输出波形畸变，达到环保标准，减少对电机绕组的电压冲击造成绝缘损坏，降低电动机的升温和噪音，轻载短路造成对变频器的损坏，必须在变频器输出端增设交流电抗器。 输出电抗器 主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能扼制输出谐波电流，提高输出高频阻抗,减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。另外，变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时，由于线路长度超过临界长度波的反射叠加使得电压有可能达到直流母线电压的倍，应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响，避免变频器过流。 输出电抗器有两种类型，一种输出电抗器是铁芯式电抗器，当变频器的载波频率小于KHZ时采用。另一种输出电抗器是铁氧体式，当变频器的载波频率小于KHZ时采用。 变频器输出端增加输出电抗器的作用是为了增加变频器到电动机的导线距离，输出电抗器可以有效扼制变频器的IGBT开关时产生的瞬间高电压，减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响。同时为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆，增加电缆的绝缘强度，尽量选用非屏蔽电缆。 输入电抗器 用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷, 有效地保护变频器和改善功率因数，它既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。电压型通用变频器交变直整流后经电容滤波，由于电容器的使用使得输入电流程尖峰脉冲状，当电网阻抗小时，这种电流尖峰脉冲极大，造成很大的谐波干扰，并使得变频器整流桥和电容器容易损坏。当变压器容量大于变频器容量倍以上，电网配电压变压器和输电线路的内阻不能阻止尖峰脉冲电流时，在三项电源不平衡度大于%以上时，必须使用使用输入电抗器。 直流电抗器的作用： 直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间，主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续，减小电流脉冲值,使逆变环节运行更稳定及改善变频器的功率因数。 电抗器的选用 对于电抗器的选用主要有三方面的内容：电抗器的电抗率K值的选取和电抗器结构（空芯、铁芯）以及电抗器的安装位置（电源侧、中性点侧）。 电抗器的电抗率K值的确定： 、如在系统中谐波含量很少而只有考虑限制合闸涌流时，则选 K=（.~）%即可满足标准要求。但这种电抗器对次谐波电流放大严重，对次谐波放大轻微。 、如在系统中存在的谐波不可忽视时，应查明供电系统的背景谐波含量，然后再合理确定K值。为了达到扼制谐波的目的，电抗率的配置应使用电容器接入处综合谐波阻抗呈感性。 当系统中电网背景谐波为次及以上时，这时应配置电抗率为（.~）%。电网的一般情况是：次谐波较大，次次之，次较小。因此在工程中，选用K=.%~%的电抗器较多，国际上也通常采用。 配置%的电抗器扼制次谐波效果好，但有明显的放大次谐波作用。它的谐振点（HZ）远离次谐波的频率（HZ），裕量较大。 配置.%的电抗器对次谐波放大轻微，因此在扼制次及以上谐波，同时又要兼顾减小对次谐波的放大，在这种情况下是适宜的。但它的谐振点（HZ）与次谐波的频率间距较小。 当系统中背景谐波为次及以上时，应配置电抗率为%的电抗器。由于近年来不次谐波源的电气设备不断增多，使系统中的次谐波不断的增大，尤其是冶金行业这个现象不能忽视。 总之配置电抗器的原则是：一定要根据系统背景谐波含量来综合考虑而确定。 电抗器的结构选择： 电抗器的结构形式主要有空芯和铁芯两种结构。 铁芯结构的电抗器主要优点是：损耗小，电磁兼容性叫好，体积小。 缺点是：有噪音并在事故电流较大时铁芯饱和失去了限流能力。 当干式铁芯且采用氧树脂铸线圈的电抗器，其动、热稳定性均很好，适合装在柜中。油浸式铁芯电抗器虽然体积大些，但噪音较小，散热较好，安装方便，适用于户外使用。 空芯电抗器的主要优点：线性度好，具有很强的限制短路电流的能力，而且噪音小。 缺点：损耗大，体积大。这种电抗器户内户外都适合，但不适合装在柜中。 在户外安装容易解决防止电磁感应问题。一般采用分相布置“品”字形或“一”字形，这样相间拉开了距离，有利于防止相间短路和缩小事故范围。所以这种分布方式为头选。当场地受限不能分相布置时，可以采互相叠装式产品。三相叠装式产品的B相线圈绕线制方向为反方向使支柱绝缘承受压力，因此安装时一定按生产厂家的规定安装。 电抗器的安装位置 串联电抗器无论装在电容器的的电源侧或中性电侧，从限制合闸涌流和扼制谐波来说，作用都一样。 当把电抗器装在电源侧时，运行条件苛刻。因他承受短路电流的冲击，电抗器对地电压也高（相当于中性点侧）。因此对动、热稳定性要求高。根据这些要求，宜采用环氧玻璃纤维包封的空心电抗器比较合适。 当把电抗器装在中性点侧时，对电抗器的要求相对低一些，一般不受短路电流的冲击。故动、热稳定性没有特殊要求而且电抗器承受的对地电压低，所以采用空芯、铁芯干式均可。电抗器安装在中性点侧比安装在电源侧缺少了电抗器的抗短路电流冲击能力。

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