电容器串接电抗器之实际应用及问题讨论

如何在有谐波污染的系统里，正确选用电容器及电抗器。

前言

本文将针对以下主题加以讨论

1)电容器用于无功补偿时，面对谐波时产生的问题

2)电容器用于无功补偿时，如何在有谐波污染的系统里，正确选用电容器及电抗器

使用电力电容器，已经是目前最便宜又稳定的无功补偿方法。电力电容器如何达到无功补偿功效?无功补偿有何好处?多年来已有许多论述，在此就不加赘述。

故本文直接从谐波议题开始讨论。至于何谓谐波?谐波为何会产生?以及谐波会造成什么问题?多年来亦已有许多论述，在此也就不加赘述。

本文仅探讨电力电容器在应用于无功补偿时，若电力系统里有谐波的存在，将会造成对电力系统及电容器有何负面影响?

而为了避免该负面影响，如何正确的选用及匹配电容器以及电抗器？

电容器与电力系统之并联共振

以一个非常典型的电力系统为例。因为电力系统在一般的状况是电感性加一小部份电阻性。在系统中为了无功补偿，而投入电容器的同时，因为电容器是电容性负载，因此投入电容器之后，在某一个频率时，电容器本身的电容性会与系统的电感性造成电容器本身与电力系统并联共振的问题。

如果该系统有谐波污染，而这并联共振频率又刚好是谐波频率，或接近谐波频率，则此一谐波成份会因该电容器的电容性及系统的电感性并联共振而放大。

这个被放大的谐波电流，会造成电力系统更严重的谐波污染，而且该放大的谐波电流同时造成电容器及该分路过电流过载。如果这个过载情形太严重，超过电容器所能承受，电容器可能会因此而故障。

电容器串接电抗器解决并联共振问题

为了在有谐波负载的系统中，加装电容器组以达到无功的补偿，同时又能避免单纯装电容器时所造成的并联共振问题，先进电机所提出的解决方法，便是在电容器前再加装一只抗谐(De-tuned)电抗器。

那么要串联多大的电抗器呢?针对各种不同的应用场所，专家们提出了许多建议，譬如:选用该电抗器的阻抗为电容器阻抗绝对值的5.67%,6%,7%,13%,14%等等，

在英文中，通常把此种电容器加装De-tuned电抗器之设备称为De-tunedFilter。

至于应该选用多少百分比的电抗率，则需要更进一步了解『应用场所有哪些谐波电流?』。

在此需要特别把电容器及电抗器的阻抗公式列出

电容器阻抗为Zc=1/(jωC)

电抗器阻抗为ZL=jωL