電抗器的基本知識及作用

2021-03-04 01:22:59 字數 4179 閱讀 7739

電抗器的作用

電力網中所採用的電抗器,實質上是乙個無導磁材料的空心線圈。它可以根據需要布置為垂直、水平和品字形三種裝配形式。在電力系統發生短路時,會產生數值很大的短路電流。

如果不加以限制,要保持電氣裝置的動態穩定和熱穩定是非常困難的。因此,為了滿足某些斷路器遮斷容量的要求, 常在出線斷路器處串聯電抗器, 增大短路阻抗, 限制短路電流。

由於採用了電抗器,在發生短路時, 電抗器上的電壓降較大,所以也起到了維持母線電壓水平的作用,使母線上的電壓波動較小,保證了非故障線路上的使用者電氣裝置執行的穩定性。

電抗器reactor 依靠線圈的感抗阻礙電流變化的電器。按用途分為 7種:①限流電抗器。

串聯於電力電路中,以限制短路電流的數值。②併聯電抗器。一般接在超高壓輸電線的末端和地之間,起無功補償作用。

③通訊電抗器。又稱阻波器。串聯在兼作通訊線路用的輸電線路中,用以阻擋載波訊號,使之進入接收裝置。

④消弧電抗器。又稱消弧線圈。接於三相變壓器的中性點與地之間,用以在三相電網的一相接地時供給電感性電流,以補償流過接地點的電容性電流,使電弧不易起燃,從而消除由於電弧多次重燃引起的過電壓。

⑤濾波電抗器。用於整流電路中減少竹流電流上紋波的幅值;也可與電容器構成對某種頻率能發生共振的電路,以消除電力電路某次諧波的電壓或電流。⑥電爐電抗器。

與電爐變壓器串聯,限制其短路電流。⑦起動電抗器。與電動機串聯,限制其起動電流。

電抗器也叫電感器,乙個導體通電時就會在其所佔據的一定空間範圍產生磁場,所以所有能載流的電導體都有一般意義上的感性。然而通電長直導體的電感較小,所產生的磁場不強,因此實際的電抗器是導線繞成螺線管形式,稱空心電抗器;有時為了讓這只螺線管具有更大的電感,便在螺線管中插入鐵心,稱鐵心電抗器。電抗分為感抗和容抗,比較科學的歸類是感抗器(電感器)和容抗器(電容器)統稱為電抗器,然而由於過去先有了電感器,並且被稱謂電抗器,所以現在人們所說的電容器就是容抗器,而電抗器專指電感器

電抗器的作用

電力系統中所採取的電抗器常見的有串聯電抗器和併聯電抗器。串聯電抗器主要用來限制短路電流,也有在濾波器中與電容器串聯或併聯用來限制電網中的高次諧波。220kv、110kv、35kv、10kv電網中的電抗器是用來吸收電纜線路的充電容性無功的。

可以通過調整併聯電抗器的數量來調整執行電壓。超高壓併聯電抗器有改善電力系統無功功率有關執行狀況的多種功能,主要包括:

(1)輕空載或輕負荷線路上的電容效應,以降低工頻暫態過電壓。

(2)改善長輸電線路上的電壓分布。

(3)使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡,防止無功功率不合理流動同時也減輕了線路上的功率損失。

(4)在大機組與系統並列時降低高壓母線上工頻穩態電壓,便於發電機同期並列。

(5)防止發電機帶長線路可能出現的自勵磁諧振現象。

(6)當採用電抗器中性點經小電抗接地裝置時,還可用小電抗器補償線路相間及相地電容,以加速潛供電流自動熄滅,便於採用。

電抗器的接線分串聯和併聯兩種方式。串聯電抗器通常起限流作用,併聯電抗器經常用於無功補償。

目前主要用於無功補償和濾波.

1.半芯乾式併聯電抗器:在超高壓遠距離輸電系統中,連線於變壓器的三次線圈上。用於補償線路的電容性充電電流,限制系統電壓公升高和操作過電壓,保證線路可靠執行。

2.半芯乾式串聯電抗器:安裝在電容器迴路中,在電容器迴路投入時起

三、電抗器使用壽命的分析

電抗器在額定負載下長期正常執行的時間,就是電抗器的使用壽命。電抗器使用壽命由製造它的材料所決定。製造電抗器的材料有金屬材料和絕緣材料兩大類。

金屬材料耐高溫,而絕緣材料長期在較高的溫度、電場和磁場作用下,會逐漸失去原有的力學效能和絕緣性能,例如變脆、機械強度減弱、電擊穿。這個漸變的過程就是絕緣材料的老化。溫度愈高,絕緣材料的力學效能和絕緣性能減弱得越快;絕緣材料含水分愈多,老化也愈快。

電抗器中的絕緣材料要承受電抗器執行產生的負荷和周圍環境的作用,這些負荷的總和、強度和作用時間決定絕緣材料的使用壽命。

電抗器基本知識介紹

一、 乾式電抗器的種類與用途

電抗器是重要的的電力裝置,在電力系統中起補償雜散容性電流、限制合閘湧流、限制短路電流、濾波、平波、啟動、防雷、阻波等作用。根據電抗器的結構型式可分為空心電抗器、鐵心電抗器與半心電抗器。

補償雜散容性電流的電抗器主要有併聯電抗器與消弧線圈。併聯電抗器的作用是限制電力傳輸系統的工頻電壓公升高現象,工頻電壓公升高的原因在於空載長線的電容效應、不對稱對地短路故障與突然甩負荷。消弧線圈通常應用在配電系統,它的作用是使得單相對地短路電流不能持續燃燒,導致電弧熄滅。

消弧線圈通常具有調諧功能,可根據電力系統的雜散電容與脫諧度改變其電感值。

串聯電抗器或稱阻尼電抗器的作用是限制合閘湧流。串聯電抗器與電力電容器串聯使用,用於限制對電容器組合閘時的浪湧電流,通常選取電容器組容量的6%。

限流電抗器是串聯於電力系統之中,多用於發電機出線端或配電系統的出線端,起限制短路電流的作用。為了與其他電力裝置配合,其實際阻抗不能小於額定值。

濾波電抗器與電容器配合使用,構成lc諧振支路。針對特定次數的諧波達到諧振,濾除電力系統中的有害次諧波。

平波電抗器應用在直流系統中,起限制直流電流的脈動幅值作用。在設計平波電抗器時須注意線圈中的電流是按電阻分布的,設計時最好採用微分方程組計算。若按交流阻抗設計可能造成線圈出現過熱現象,且阻抗值未必準確。

啟動電抗器用於交流電動機啟動時刻,限制電動機的啟動電流,保護電動機正常執行。

防雷線圈通常用於變電站進出線上,減低侵入雷電波的陡度與幅值。

阻波器與防雷線圈的應用場合相仿,線圈內裝有避雷器與調協裝置。用於阻礙電力線路中特定的通訊載波,便於將通訊載波提取出來,實現電力載波的重要裝置。

戶外空心乾式電抗器是20世紀80年代出現的新一代電抗器產品,如圖1.1所示。它是利用環氧繞包技術將繞組完全密封,導線相互粘接大大的增加了繞組的機械強度。

同時利用新的耐候材料噴吐於包封的表面,使得產品能夠滿足在戶外的苛刻條件下執行。包封間由撐條形成氣道,包封間與包封內繞組多採用併聯連線以便滿足容量與散熱的要求。為了滿足各個併聯支路電流合理分配的需要,採用分數匝來減少支路間的環流問題。

為了能夠形成分數匝,採用星形架作為繞組的出線連線端。繞組的上下星架通過拉紗方式固定,固化後整個產品成為乙個整體。這種結構的電抗器與傳統方式的電抗器相比較具有可以直接用於戶外、電感為線性、噪音小、防爆、使用維護方便等特點,因而對於某些此產品有可能正逐步取代其他形式的電抗器。

由於受到繞組結構的限制,戶外空芯乾式電抗器通常不適合電感量(>700mh)較大或電感較小(<0.08mh)但電流較大的場合,否則就會造成體積過於龐大或者支路電流極不平衡。在這兩種極端條件下,需要適當改變線圈的繞線形式。

此外,空心電抗器通常占地面積最大、對外漏磁最嚴重,這是這類電抗器的主要缺點。

乾式鐵心電抗器主要是由鐵心和線圈組成的,如圖1.2所示。乾式鐵心電抗器主要由鐵心、線圈構成。

鐵心可分為鐵心柱與鐵軛兩部分,鐵心柱通常是由鐵餅與氣隙組成。線圈與鐵心柱套裝,並由端部墊塊固定。鐵心柱則由螺桿與上下鐵軛夾件固定成整體。

對於三相電抗器常採用三心柱結構,但對於三相不平衡執行條件下,需採用多心柱結構,否則容易造成鐵心磁飽和問題。乾式鐵心電抗器的線圈通常採用澆注、繞包與浸漆方式。由於鐵磁介質的導磁率極高, 而且其磁化曲線是非線性的, 故用在鐵心電抗器中的鐵心必須帶氣隙。

帶氣隙的鐵心,其磁阻主要取決於氣隙的尺寸。由於氣隙的磁化特性基本上是線性的, 所以鐵心電抗器的電感值取決於自身線圈匝數以及線圈和鐵心氣隙的尺寸。由於乾式鐵心電抗器是將磁能主要存貯於鐵心氣隙當中,鐵心相當於對磁路短路,相當於只有氣隙總長度的空心線圈。

因此鐵心電抗器線圈的匝數較少,從而其體積較小。體積小,必然散熱面積小,因此鐵心電抗器的損耗較小。此外,由於鐵心的存在,鐵心電抗器的空間漏磁較小。

鐵心電抗器磁場通過鐵心與氣隙構成迴路,其電感值是否呈線形取決於鐵心的磁場工作狀態。當鐵心出現磁飽和,則氣隙內磁場將出現非線性變化,造成電感非線性。這是鐵心類電抗器存在明顯的不足之處。

另外,鐵心的磁滯伸縮引起的噪音問題,以及重量重、組裝複雜、不能直接戶外使用均是這類電抗器的缺點。

二、產品型號含義

乾式空心串聯電抗器型號含義

ck g k l

特殊使用環境

額定電抗率

系統額定電壓 (kv)

電抗器額定容量 (kvar)

鋁質材料(銅質材料不表示)

空心乾式

串聯電抗器

乾式空心併聯電抗器型號含義

bk g k l --□ / □

系統電壓 (kv)

額定容量 (kvar)

鋁線空心

乾式併聯電抗器

乾式空心限流電抗器型號含義

ck g k l

電抗率額定電流 (a)

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