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徐基泰电抗器知识问答座谈会

日期:2024-03-29 14:34
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摘要: 1、关于(并联)电抗器的行业动向及发展 介绍了目前国家电网分布情况,今后高电压的电网增加,短路电流超过要求,因此需要增加电抗器来限制短路电流。由于无功功率和电压的平方成正比,因此随着电压的升高,无功功率增加很快,因此电抗器的容量也在不断增加。 特高压线路对电压波动要求很严格,也需要增加电抗器进行抑制,特高压电压波动要求很小,比如500KV如果升高到650KV,许多用电设备就不能构承受,因此增加并联电抗器,降低由于操作过电压,开关电源所产生的过电压。 同时某些场合下要求电抗器可以进行电...

1、关于(并联)电抗器的行业动向及发展

介绍了目前国家电网分布情况,今后高电压的电网增加,短路电流超过要求,因此需要增加电抗器来限制短路电流。由于无功功率和电压的平方成正比,因此随着电压的升高,无功功率增加很快,因此电抗器的容量也在不断增加。

特高压线路对电压波动要求很严格,也需要增加电抗器进行抑制,特高压电压波动要求很小,比如500KV如果升高到650KV,许多用电设备就不能构承受,因此增加并联电抗器,降低由于操作过电压,开关电源所产生的过电压。

同时某些场合下要求电抗器可以进行电抗控制,调整、抑制电压的波动,比如铁路系统,无功功率变化频繁,需要可控电抗器随时进行调整。可控电抗器分为磁控式和分级控制(电抗器+电容)两种形式。

一般干式电抗器作为低压电抗器(一般变电所二次侧装配的电抗器称为低压电抗器)。而油浸电抗器一般作为高压电抗器

并联电抗器分为:干式空心、油浸铁心、干式铁心产品。

铁心电抗器的缺点:噪音大,振动,目前有壳式电抗器和心式铁心电抗器,壳式由于没有气隙,噪音大大降低,心式由于铁心气隙的存在,噪音很大(有些产品噪声可达到90DB)。但壳式电抗器制造成本高,心式铁心电抗器成本相对低些。

对于干式空心电抗器,放置在户外,为防止紫外线,需要加保护,其主要问题是:表面的爬电,尤其是接地点处及其附近容易造成损坏;线圈过热,过热点及温度无法计算准确;再有就是开裂,而且体积越大越容易开裂。这些问题直接影响了干式空心电抗器的正常运行和寿命。

2、关于铁心磁屏蔽

在一些资料上看到,并联电抗器有些在铁心上围上一个开口铝板,将衍射出来的主磁通隔离起来,这样可以减少附加损耗。

答:围上铝板后不一定能够减小附加损耗,加屏蔽在强磁场中也有涡流损耗(一般铝板、铜板制作的电磁屏蔽用在弱磁场中应用较好),并发热,同样会产生损耗的。这样的效果不会很明显。并联电抗器的气隙应当在线圈高度上面尽量分布均匀,这样线圈漏磁通流向要好,不容易产生横向漏磁通,降低损耗,减少线圈、铁心过热的可能。

3、在电抗器铁心设计时如何划分叠片式与辐射式的界限,即是以铁心直径为界限来选择还是以其它参数为界限来选择。是否可以使用无取向硅钢片进行设计。并联电抗器设计磁密一般在1.0左右,其原因是不是只是为了降低噪声。对于干式并连电抗器,采用大理石作为气隙,如果用其他材料,比如环氧树脂,是否可行。另外,气隙块尺寸大了是否更好些。

答:界限不好说,一般并联电抗器基本上都用辐射铁心,而串联电抗器等产品一般都用叠片式铁心;降低磁密到1.0左右主要是考虑到降低电抗器的噪音,同时,还要加防振的胶垫,即便这样,电抗器的噪音还是非常大,气隙如果采用环氧树脂,由于环氧树脂的弹性模量小,当铁心振动使环氧树脂产生较大幅度的伸缩,使产品的噪声增加。大理石作为石块,其硬度高,弹性模量大,在受到压力时不容易变形,可以减少铁心产生的噪音。油浸电抗器有些产品由于焊接质量不好,在长期运行过程中,由于振动式焊缝产生疲劳,发生渗油。

电抗器*大的问题还有局部过热,这是因为电抗器线圈产生的漏磁通较大,因此应当尽量避免靠近线圈的结构件环流的存在。(一个环路中,如果某个连接点电阻较大,则这个地方就很容易产生局部过热,影响电抗器的使用,但是如果在设计过程中,对于没有办法避免的环路,可以采取改善该处的散热条件,使产生的热量能有效的散发开去,同样也可以保证电抗器的正常使用。)

使用较大的气隙块主要要看生产厂家的生产能力。如果达到接触平整也不容易。应当在铁饼加工等方面加大力度,尽量达到小气隙饼都能够接触到铁饼。

铁心气隙的大小一般对于油浸产品*大3040MM左右(对于高压电抗器),一般情况下线圈距离铁心的尺寸应当大于气隙尺寸2倍以上,这样气隙产生的磁通基本不会影响线圈。相对来说,干式产品由于线圈距离铁心较远,气隙产生的磁通对线圈影响较小,可以取值较大一些。

4、关于磁阀电抗器

磁阀电抗器目前在国内比较热,理论方面做得比较深入的是华中理工大学的陈柏超。目前所作的产品也是依照他编写的书为主要理论依据的。

磁阀电抗器主要应用在铁路系统,铁路系统由于自身特殊情况,有功功率和无功功率都在不停的变动,需要可调节的并联电抗器与它进行补偿。磁阀电抗器可以达到随时调整进行无功补偿的效果。但磁阀电抗器它有自身的弱点,比如:响应速度慢、成本高、有谐波、噪声等等影响了磁阀电抗器的发展。

在西方国家,通常采用的是SVC,即电容器组+TRC(可控硅控制电抗器)技术,这种结构响应速度快,而且技术方面很成熟。

关于磁阀电抗器的一个技术问题:对于磁阀极度饱和情况下磁通分布情况,刚开始当磁阀没有饱和时,阀周围的气隙基本没有磁通;当阀饱和时,磁通开始在气隙中大量流通,这时,阀所在的气隙可以看作一个气隙,没有铁心存在,但磁通分布应该在阀上分布较多,其他气隙磁通分布较少。即分布密度有所区别。

通过阀心的磁通,到达铁饼后会向两侧散开,这样会使铁饼发热。目前我们生产的干式磁阀电抗器发热烧掉外面的绝缘层,一方面是由于阀处气隙漏磁通产生的损耗,另一方面,由于干式产品散热条件差,又包裹了较厚的绝缘层,使散热条件更差,导致外部绝缘层烧毁。

5、关于辐射式铁饼每个扇形之间是否要加放绝缘层,防止硅钢片的短片刺伤旁边的硅钢片,形成短路电流。目前西变厂生产的铁饼的每个扇形之间不加绝缘层,同时也没有出现过形成短路电流,产生过热的现象,应该说不会影响到产品的**。

6、关于是否可以采用无取向硅钢片代替有取向硅钢片。

并抗采用辐射式铁心,尤其有些小片型,其自身的晶粒取向已经被破坏,达不到有取向的性能,这样的话,是否可以考虑采用无取向的代替有取向进行制造。

对此种设计,应当考虑铁心温升和损耗。关于噪声,因为产品本身噪声不主要是因为磁滞伸缩产生的,而是气隙产生的。因此如果用无取向硅钢片替代有取向硅钢片,产品噪声变化不会很大。但必须要在产品损耗和铁心温升方面进行必要的调整,达到实际要求,这样也会带来产品重量的增加、成本的增加。但还是可以考虑采用无取向硅钢片部分取代有取向硅钢片。

7、对于如可控制变压器的介损

一般环氧板和胶木板不够稳定,对变压器油存在一定的影响,因此高压产品一般不考虑使用这些材料。

8、为降低电抗器噪音,行业上对铁心气息及铁饼如何处理。

一方面是对铁饼进行夹紧,另一方面就是浇注成整体。

9、关于滤波电抗器,因为噪声原因,一般为空心结构,如果为铁心结构,器磁密选取较低。3倍频的滤波电抗器,其磁密一般取值为0.9左右。

10、关于零序、正序和负序电流在电力系统中表现形式。

正序就是正常情况电力系统的运行。

负序视不对称运行情况下产生的,其对变压器没有什么影响,但对电机影响很大,因为负序会在转子中感应出电压而产生环流,使电机产生过热,严重的会烧毁电机。正负序电流一般在电气化铁道中常有。

零序是当三相电压相量和不为零时产生的电流。

11、变压器直流励磁时的运行状况。

由于变压器励磁电流很小,当有一点直流电流的话,很容易使铁心过励磁,达到饱和,式空载电流增加,空载损耗增加,噪音也随之增加。因此这种情况是不允许的。

只有在直流输电的换流站有这种情况。

直流输电一般是采用正负输送,零点直接接地,因此只有两根输电线路。如果其中一根断掉,不会全部停止输电,而是由另一根和地之间进行传输。

12、空心电抗器涡流损耗的计算。

目前采用的仍是估算,主要还是要分析漏磁场分布以及横向漏磁通。

13、油浸空心电抗器的温升计算。

都可以采用油浸产品的温升计算方法。西安交大编制的设计软件,同样也是采用常规的计算方法。没有特殊的地方。

14、干式变压器在绝缘材料上的发展。

不是很了解,但见到过有一种绝缘材料制作的干式产品外观非常漂亮。

干式产品包括:包封、非包封,比如NOMEX纸绝缘干式变压器为非包封干式变压器。

非包封干式变压器不易用在调匝消弧线圈上面,因为调匝式消弧线圈分接头很多,采用分包封,在该部为的绝缘比较难处理。

关于到底包封的好还是非包封的好,主要还是看用户的爱好。目前国内基本上一头扎进包封产品里,不考虑别的结构。

非包封的防潮性能要差些,但容易回收重复利用,环保。对于包封式结构,回收利用困难,队环境存在一定影响,欧洲一些国家要求自己生产的产品要自己回收处理,这样使得非包封产品在国外使用较多。

目前新的修订的干式变压器标准正在制订中,标准中提高了许多要求,比如局放要求要求打到1.7倍的电压;另外还有对环境的耐受性;电气要求提高;燃烧试验有主动和被动,而且有较为详细的要求;耐热等级将会增加200℃的一个级别;还有,铭牌要求产品上、产品外壳上都要有产品铭牌,并且要标注环保等级等等。

15、电抗器类产品的种类,在设计时应当注重哪些方面

主要为串、并抗产品。

并联电抗器:用于无功补偿。

串联电抗器*多的是限流电抗器,用来限制短路电流,比如一个母线发生短路,则整个回路都会受到影响,老的变电站就是增加限流电抗器来进行控制。现在的变电站占地面积不断减小,已经不能容纳限流电抗器。同时在变压器的设计方面110KV均要求要通过短路试验,产品的质量得到了提升。限流电抗器使用量也减小。但也降低了短路事故的发生。

限流电抗器一般都是水泥电抗器。在户外使用。

1000KVAR以上的并联电容器需要串联电抗器进行保护,同时串联电抗器可以抑制电容器产生的谐波。

滤波电抗器:一般应用在容易产生谐波的设备上面,如有可控硅的电路、直流的换流站、钢铁厂等地方。

16、据了解常规干式变压器线圈的相间及上端部的温升相对比较高,能否详细解释一下整只线圈温升较高的部位及造成原因。

干式线圈从下面向上80%左右的位置温升应当是*高的,其他类别的发热产品,比如油浸的线圈同样是这样的位置。这个位置散热条件*差。同样,相间的温升由于散热条件较差,加上两侧都是热源,温升自然会很高。

干式线圈由于器散热条件差,*热点温升与平均温升一般要差20℃左右。因此在干式产品设计中应当注意。

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