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干式电抗器的种类与用途

已有 399 次阅读2014-6-7 11:48

电抗器是重要的的电力设备,在电力系统中起补偿杂散容性电流、限制合闸涌流、限制短路电流、滤波、平波、启动、防雷、阻波等作用。根据电抗器的结构型式可分为空心电抗器、铁心电抗器与半心电抗器。 补偿杂散容性电流的电抗器主要有并联电抗器与消弧线圈。并联电抗器的作用是限制电力传输系统的工频电压升高现象,工频电压升高的原因在于空载长线的电容效应、不对称对地短路故障与突然甩负荷。消弧线圈通常应用在配电系统,它的作用是使得单相对地短路电流不能持续燃烧,导致电弧熄灭。消弧线圈通常具有调谐功能,可根据电力系统的杂散电容与脱谐度改变其电感值。 串联电抗器或称阻尼电抗器的作用是限制合闸涌流。串联电抗器与电力电容器串联使用,用于限制对电容器组合闸时的浪涌电流,通常选取电容器组容量的6%。 限流电抗器是串联于电力系统之中,多用于发电机出线端或配电系统的出线端,起限制短路电流的作用。为了与其他电力设备配合,其实际阻抗不能小于额定值。 滤波电抗器与电容器配合使用,构成LC谐振支路。针对特定次数的谐波达到谐振,滤除电力系统中的有害次谐波。 平波电抗器应用在直流系统中,起限制直流电流的脉动幅值作用。在设计平波电抗器时须注意线圈中的电流是按电阻分布的,设计时最好采用微分方程组计算。若按交流阻抗设计可能造成线圈出现过热现象,且阻抗值未必准确。 启动电抗器用于交流电动机启动时刻,限制电动机的启动电流,保护电动机正常运行。 防雷线圈通常用于变电站进出线上,减低侵入雷电波的陡度与幅值。 阻波器与防雷线圈的应用场合相仿,线圈内装有避雷器与调协装置。用于阻碍电力线路中特定的通讯载波,便于将通讯载波提取出来,实现电力载波的重要设备。 户外空心干式电抗器是20世纪80年代出现的新一代电抗器产品,如图1.1所示。它是利用环氧绕包技术将绕组完全密封,导线相互粘接大大的增加了绕组的机械强度。同时利用新的耐候材料喷吐于包封的表面,使得产品能够满足在户外的苛刻条件下运行。包封间由撑条形成气道,包封间与包封内绕组多采用并联连接以便满足容量与散热的要求。为了满足各个并联支路电流合理分配的需要,采用分数匝来减少支路间的环流问题。为了能够形成分数匝,采用星形架作为绕组的出线连接端。绕组的上下星架通过拉纱方式固定,固化后整个产品成为一个整体。这种结构的电抗器与传统方式的电抗器相比较具有可以直接用于户外、电感为线性、噪音小、防爆、使用维护方便等特点,因而对于某些此产品有可能正逐步取代其他形式的电抗器。 由于受到绕组结构的限制,户外空芯干式电抗器通常不适合电感量(>700mH)较大或电感较小(<0.08mH)但电流较大的场合,否则就会造成体积过于庞大或者支路电流极不平衡。在这两种极端条件下,需要适当改变线圈的绕线形式。此外,空心电抗器通常占地面积最大、对外漏磁最严重,这是这类电抗器的主要缺点。 干式铁心电抗器主要是由铁心和线圈组成的,如图1.2所示。干式铁心电抗器主要由铁心、线圈构成。铁心可分为铁心柱与铁轭两部分,铁心柱通常是由铁饼与气隙组成。线圈与铁心柱套装,并由端部垫块固定。铁心柱则由螺杆与上下铁轭夹件固定成整体。对于三相电抗器常采用三心柱结构,但对于三相不平衡运行条件下,需采用多心柱结构,否则容易造成铁心磁饱和问题。干式铁心电抗器的线圈通常采用浇注、绕包与浸漆方式。由于铁磁介质的导磁率极高, 而且其磁化曲线是非线性的, 故用在铁心电抗器中的铁心必须带气隙。带气隙的铁心,其磁阻主要取决于气隙的尺寸。由于气隙的磁化特性基本上是线性的, 所以铁心电抗器的电感值取决于自身线圈匝数以及线圈和铁心气隙的尺寸。由于干式铁心电抗器是将磁能主要存贮于铁心气隙当中,铁心相当于对磁路短路,相当于只有气隙总长度的空心线圈。因此铁心电抗器线圈的匝数较少,从而其体积较小。体积小,必然散热面积小,因此铁心电抗器的损耗较小。此外,由于铁心的存在,铁心电抗器的空间漏磁较小。 铁心电抗器磁场通过铁心与气隙构成回路,其电感值是否呈线形取决于铁心的磁场工作状态。当铁心出现磁饱和,则气隙内磁场将出现非线性变化,造成电感非线性。这是铁心类电抗器存在明显的不足之处。另外,铁心的磁滞伸缩引起的噪音问题,以及重量重、组装复杂、不能直接户外使用均是这类电抗器的缺点。    

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