串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電抗器是電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備中常用的兩種電抗器,它們?cè)谶B接方式、工作原理、主要功能及應(yīng)用場(chǎng)景上有明顯區(qū)別,具體如下:
一、連接方式與基本作用
串聯(lián)電抗器:串聯(lián)在電路中,與被保護(hù)或被控制的設(shè)備(如電容器、電機(jī)、輸電線(xiàn)路等)形成串聯(lián)關(guān)系。其重要作用是**阻礙電流的變化**(利用感抗限制電流幅值或抑制電流突變)。
并聯(lián)電抗器:并聯(lián)在電路(通常是高壓母線(xiàn)或輸電線(xiàn)路)兩端,與系統(tǒng)形成并聯(lián)關(guān)系。其重要作用是**補(bǔ)償電路的容性無(wú)功**(吸收多余的容性電流,調(diào)節(jié)電壓或改善功率因數(shù))。
二、重要功能與原理對(duì)比
| 對(duì)比維度 | 串聯(lián)電抗器 | 并聯(lián)電抗器 |
| 主要功能 | 限制電流(如短路電流、電容器涌流)、抑制諧波、平滑電流波形。 | 補(bǔ)償容性無(wú)功(如長(zhǎng)線(xiàn)路的對(duì)地電容)、降低線(xiàn)路末端過(guò)電壓、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。 |
| 工作原理 | 利用電感對(duì)電流變化的阻礙作用(感抗 \( X_L = 2\pi fL \)),電流越大、頻率越高,阻礙越強(qiáng)。 | 利用電感的感性無(wú)功,抵消線(xiàn)路或設(shè)備的容性無(wú)功(容性電流與感性電流相位相反),實(shí)現(xiàn)無(wú)功平衡。 |
| 對(duì)電路參數(shù)的影響 | 增加電路總阻抗,降低回路電流的變化率。 | 減少系統(tǒng)的等效容抗,降低線(xiàn)路的充電功率,避免電壓升高。 |
三、典型應(yīng)用場(chǎng)景
串聯(lián)電抗器的應(yīng)用
1. 與電容器組配合
抑制電容器投切時(shí)的涌流:電容器合閘瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流(可達(dá)額定電流的幾十倍),串聯(lián)電抗器可將涌流限制在安全范圍內(nèi),保護(hù)電容器。
濾除諧波:與電容器組成特定頻率的濾波支路(如5次、7次諧波濾波器),利用串聯(lián)諧振原理吸收諧波電流,避免諧波放大。
2. 限制短路電流
串聯(lián)在輸電線(xiàn)路或配電系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí),利用其感抗限制短路電流的峰值,使斷路器能可靠分?jǐn)喙收稀?
3. 電機(jī)啟動(dòng)與調(diào)速
串聯(lián)在電機(jī)回路中,降低啟動(dòng)電壓,限制啟動(dòng)電流(如大型異步電機(jī)啟動(dòng));在變頻系統(tǒng)中平滑電流波形,減少諧波對(duì)電機(jī)的損害。
4. 電弧設(shè)備穩(wěn)流
串聯(lián)在電弧爐、電焊機(jī)等設(shè)備中,抑制電弧電流的劇烈波動(dòng),保證電弧穩(wěn)定燃燒。
并聯(lián)電抗器的應(yīng)用
1. 高壓輸電線(xiàn)路補(bǔ)償
長(zhǎng)距離架空輸電線(xiàn)路存在較大的對(duì)地電容,會(huì)產(chǎn)生大量容性無(wú)功(線(xiàn)路相當(dāng)于“電容器”),導(dǎo)致線(xiàn)路末端電壓升高(尤其輕載時(shí))。并聯(lián)電抗器通過(guò)吸收容性無(wú)功,平衡線(xiàn)路的充電功率,降低末端電壓至合理范圍。
2. 變電站母線(xiàn)電壓控制
并聯(lián)在變電站母線(xiàn)上,當(dāng)系統(tǒng)容性無(wú)功過(guò)剩(如負(fù)荷低谷時(shí)),電抗器吸收多余無(wú)功,防止母線(xiàn)電壓過(guò)高;當(dāng)容性無(wú)功不足時(shí),可退出運(yùn)行,避免消耗有功。
3. 抑制諧振過(guò)電壓
在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,若線(xiàn)路電容與系統(tǒng)電感形成諧振,可能產(chǎn)生過(guò)電壓。并聯(lián)電抗器可改變系統(tǒng)的電感參數(shù),破壞諧振條件,避免過(guò)電壓事故。
四、參數(shù)設(shè)計(jì)差異
串聯(lián)電抗器:需重點(diǎn)考慮額定電流(與串聯(lián)回路的最大工作電流匹配)、電感值(根據(jù)限制電流或?yàn)V波頻率計(jì)算,如與電容器配合時(shí),電感值通常為電容器容抗的5%-10%)、抗短路能力(需承受短路時(shí)的沖擊電流)。
并聯(lián)電抗器:需重點(diǎn)考慮額定電壓(與并聯(lián)節(jié)點(diǎn)的電壓等級(jí)一致)、額定容量(即吸收的無(wú)功功率,根據(jù)線(xiàn)路容性無(wú)功總量設(shè)計(jì))、絕緣等級(jí)(高壓場(chǎng)景下需滿(mǎn)足高絕緣要求)。
總結(jié)
串聯(lián)電抗器的重要是“限流、濾波”,通過(guò)串聯(lián)方式阻礙電流變化;并聯(lián)電抗器的重要是“無(wú)功補(bǔ)償、調(diào)壓”,通過(guò)并聯(lián)方式平衡容性無(wú)功。兩者雖均為電抗器,但因連接方式和功能定位不同,在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著互補(bǔ)的角色——串聯(lián)電抗器保障設(shè)備安全運(yùn)行,并聯(lián)電抗器保障系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。