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干货分享!电抗器的作用和电抗器的种类

返回列表来源:领步电能质量发布时间:2019-05-28加入收藏关注:-

专家讲堂1


          电抗器也叫电感器,一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场,所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小,所产生的磁场不强,因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式,称空心电抗器;有时为了让这只螺线管具有更大的电感,便在螺线管中插入铁心,称铁心电抗器。


电抗器的作用
1、 电抗器的限流和滤波作用
          电网容量的扩大,使得系统短路容量的额定值迅速增大。如在500kV变电所的低压35kV侧, 最大的三相对称短路电流有效值已经接近50kA。为了限制输电线路的短路电流,保护电力设 备,必须安装电抗器,电抗器能够减小短路电流和使短路瞬间系统的电压保持不变。 
          在电容器回路安装阻尼电抗器(即串联电抗器),电容器回路投入时起抑制涌流的作用。同时与电容器组一起组成谐波回路,起各次谐波的滤波作用。
          如在500kV变电所35kV无功补偿装置的电容器回路中,为了限制投入电容器时的涌流和抑制电力系统的高次谐波,在35kV电容器回路中必须安装阻尼电抗器,抑制3次谐波时,采用额定电压35kV,额定电感量26.2mH,额定电流350A干式空心单相户外型阻尼电抗器,它与2.52Mvar电容器对3次谐波形成谐振回路,即3次谐波滤波回路。
          同样,为了抑制5次及以上高次谐波,采用了额定电压35kV,额定电感量9.2mH,额定电流382A单相户外型阻尼电抗器,它与2.52Mvar电容器对5次及以上高次谐波形成谐振回路。起到了抑制高次谐波的作用,需要说明的是,在国家标准《电抗器》 GB10229—88和IEC289—88国际标准中均对阻尼电抗器的使用和技术条件作了规定。但目前国内有些部门将阻尼电抗器称为串联电抗器,严格来讲是不合适的,因为上述标准中均没有串联电抗器这个名称。
2、电抗器在无功补偿装置中的作用
          500kV电力系统展,电气化铁路和大型钢铁基地的建设,在大型枢纽变电 所中需要安装静止补偿装置
          静止补偿装置对负载突变的反映速度快(一般响应时间为0.02~0.04s),具有平滑的无功功率和电压调节特性。因此它能够稳定电力系统电压,有效地补偿电力系统的无功功率系数,抑制电压的波动,维持电力系统处于三相平衡状态,抑制电力系统的次同步振荡。
          此外安装在电力系统枢纽点的静止补偿装置还能起降低电力系统暂态超压的作用。因此各大电网均要求大中型变电站必须安装电抗器来补偿电容性的无功功率,做到就地补偿,就地平衡,以保证电力系统的安全运行。
          电抗器是无功补偿装置的重要组成部分之一,并联电抗器用来提供感抗值消耗电力系统过剩 的电容性无功功率,这在电力系统初期输送功率较小的时候以及电力系统后期在每日深夜轻负荷的时候都是十分必要的。
          因为在上述两种情况下,输电线路的无功功率损耗小,由于电容效应,输电线路产生的无功功率大于输电线路消耗的无功功率,在整个电力系统中存在剩余的无功功率(电容性),必须安装并联电抗器来消耗这部分剩余的无功功率,满足电力系统无功平衡的需要,维持电力系统的电压水平。否则电力系统的电压过高,无法安全运行。
          减少静止补偿装置中晶闸管的数量,来节省整个装置的投资,有尽可能增大电容器 组(简称TSC)容量和并联电抗器组(简称TCR)容量的趋势。
          在有的静止补偿装置中甚至取消了TSC回路,完全由固定电容器组(简称FC)代替。
          这样为了保持静止补偿装置具有连续平滑的无功功率和电压调节特性,就需要加大并联电抗器的总容量。
          因此,电抗器的用量将越来越大。 串联在电容器回路中的阻尼电抗器除起到前面所叙述的限制涌流和高次谐波的作用外,也起 到了无功补偿的作用。
3、电抗器在变频器中的应用
一、输入电抗器的作用
          用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击,平滑电源电压中包含的尖峰脉冲,或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷, 有效地保护变频器和改善功率因数,它既能阻止来自电网的干扰,又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染
二、输出电抗器的作用
          输出电抗器主要作用是补偿长线(50-200m)分布电容的影响,并能抑制输出谐波电流,提高输出高频阻抗,有效抑制dv/dt.减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。电容器在补偿功率的时候,往往会受到谐波电压和谐波电流的冲击,造成电容器损坏和功率因数降低,为此,需要在补偿的时候进行谐波治理
三、直流电抗器的作用
          直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间,主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续,减小电流脉冲值,使逆变环节运行更稳定及改善变频器的功率因数。

电抗器的种类
          并联电抗器:发电机满负载试验用的电抗器是并联电抗器的雏型。铁心式电抗器由于分段铁心之间存在着交变磁场的吸引力,因此噪音一般要比同容量变压器高出10dB左右。
          并联电抗器里面通过的交流,并联电抗器的作用是补偿系统的容抗。通常与晶闸管串联,可连续调节电抗电流。削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高,改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损,减少潜供电流,加速潜供电弧的熄灭,提高线路自动重合闸的成功率,广泛应用于电网的远距离输配电项目。
          串联电抗器:里面通过的是交流,串联电抗器的作用是与补偿电容器串联,对稳态性谐波(5、7、11、13次)构成串联谐振。通常有5~6%电抗器,属于高感值电抗器。
          串联电抗器是电力系统无功补偿装置的重要配套设备。电力电容器与串联电抗器串联后,能有效地抑制电网中的高次谐波,限制合闸涌流及操作过电压,改善系统的电压波形,提高电网功率因数,对电力电容器及其它电力设备的安全运行起到了较大的作用。
          调谐电抗器:里面通过的是交流电,调谐电抗器的作用是与电容器串联,对规定的n次谐波分量构成串联谐振,从而吸收该谐波分量,通常n=5、7、11、13、19。
          输出电抗器:它的作用是限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在54OV/us以内,一般功率为4-90KW变频器与电机间的电缆长度超过50m时,应设置输出电抗器,它还用于钝化变频器输出电压(开关的陡度),减少对逆变器中的元件(如IGBT)的扰动和冲击。
输出电抗器的使用说明:为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆,增加电缆的绝缘强度,尽量选用非屏蔽电缆。输出电抗器的特点:
          1、适用于无功补偿和谐波的治理;
          2、输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响,抑制输出谐波电流;
          3、有效地保护变频器和改善功率因数,能阻止来自电网的干扰,减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。
          输入电抗器:它的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降;抑制谐波以及并联变流器组的解耦;限制电网电压的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击。当电网短路容量与变流器变频器容量比大于33:1时,输入电抗器的相对电压降,对单象限工作为2%,四象限为4%。
          当电网短路电压大于6%时,允许输入电抗器运行。对于12脉动整流单元,至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器。输入电抗器主要应用于工业/工厂自动化控制系统中,安装在变频器、调速器与电网电源输入电抗器之间,用于抑制变频器、调速器等产生的浪涌电压和电流,最大限度的衰减系统中的高次谐波及畸变谐波。
          输入电抗器的特点:
          1、适用于无功功率补偿和谐波的治理;
          2、输入电抗器用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击;对谐波起滤波作用,以抑制电网电压波形畸变;
          3、平滑电源电压中包含的尖峰脉冲,平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷。
          限流电抗器:限流电抗器一般用于配电线路。从同一母线引出的分支馈线上往往串有限流电抗器,以限制馈线的短路电流,并维持母线电压,不致因馈线短路而致过低。
          消弧线圈:消弧线圈广泛用于10kV-63kV级的谐振接地系统。由于变电所的无油化倾向,因此35kV以下的消弧线圈现很多是干式浇注型。
          阻尼电抗器:(通常也称串联电抗器)与电容器组或密集型电容器相串联,用以限制电容器的合闸涌流。这一点,作用与限流电抗器相类似滤波电抗器滤波电抗器与滤波电容器串联组成谐振滤波器,一般用于3次至17次的谐振滤波或更高次的高通滤波。直流输电线路的换流站、相控型静止补偿装置、中大型整流装置、电气化铁道,以至于所有大功率晶闸管控制的电力电子电路都是谐波电流源,必须加以滤除,不让其进入系统。电力部门对于电力系统中的谐波有具体规定。
          平波电抗器:用于整流以后的直流回路中。整流电路的脉波数总是有限的,在输出的整直电压中总是有纹波的。这种纹波往往是有害的,需要由平波电抗器加以抑制。直流输电的换流站都装有平波电抗器,使输出的直流接近于理想直流。直流供电的晶闸管电气传动中,平波电抗器也是不可少的。平波电抗器在整流电路中是个重要元件,在中频电源中主要作用是:
          1、限制短路电流,(逆变晶闸管换相时同时导通相当于整流桥负载直接短路)没有电抗器就直接短路。
          2、抑制中频分量对工频电网的影响。
          3、滤波作用(整流电流带有交流成分;高频交流不易通过大电感)使整流输出波形连续,如不连续,就会出现电流为零的时间,这时逆变桥停止工作,造成整流桥开路的现象。
          4、并联逆变电路的输入功率有无功分量的吞吐,逆变桥的输入电路中必定有储能的元件电抗器。


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