电抗器技术的发展状况

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资源描述

1前言并联电抗器发电机满负载实验用的电抗器是并联电抗器的雏型。1967年上海电机厂的技术人员在原有的三相油浸死心式电抗器的根底上对其停止技术改造,消费了同类型60Mvar电抗器。该产品初次采用了辐射式死心饼和用弹簧强力压紧安装压紧死心柱,使并联电抗器的振动和噪声有所降低。1970年我国开端在西北地域建立第一条330kV超高压线路,西安变压器厂(西安西电变压器有限义务公司前身,以下简称西变)为之提供了3X30Mvar/363kV并联电抗器。为了便于单相重合闸,消弭单相接地毛病以后的潜供电弧电流,超高压电抗器除了设置中性点电抗外,还请求减少相间耦合,因而都用单相。为了减少漏磁,30Mvar电抗器为单柱带磁轭回路,不但死心饼为辐射式,磁轭回路也辐射排列。1980年,我国第一条用国产设备配备的500kV线路的元宝山-辽阳-锦州段在锦州设置了3X40Mvar/500kV并联电抗器。当时为了使500kV绕组具有更大的纵绝缘裕度,绕组二柱串联,故电抗器为二柱死心式。虽然磁通密度选用偏低,但由于当时工艺条件差,死心饼浇注工艺落后,运转中噪声仍接近90dB。以上早年消费的330kV/500kV并联电抗器迄今均仍在运转中。1985年,以技贸分离方式从阿尔斯通公司引进技术消费的50Mvar/550kV电抗器在晋-京房山-大同线上投运。这批电抗器的严重改良在于:(1)死心饼密实,浇注良好;(2)用更为密实的间隙资料;(3)死心柱强力压紧。改良以后的电抗器噪声程度降低到80dB以下。但由于电抗器的技术请求,饱和以后的电压--电流特性曲线的斜率为饱和前的2/3,因而其空心电感值很大,漏磁相应就很大。运转后有低温过热现象。投运不久,在色谱剖析中总烃、氢含量即到达留意值,干扰了正常的对电抗器毛病的判别。阿尔斯通公司消费的产品也存在同样的问题。西变于1990年解剖了一台返厂的产品,查找问题所在,采取措施,降低了高磁场强度处的涡流,并相应改善了冷却条件,部分过热现象得以消弭。迄今,西变共消费此类500kV级并联电抗器近300台,最高年产80台电抗器,规格有40Mvar、50Mvar、60Mvar,最近还消费了70Mvar的电抗器,投运后均运转正常。低损耗的50Mvar?500kV并联电抗器总损耗由160kW降低到100kW(饱和后斜率相应降低到40%-50%),噪声在75dB左右。近年来沈阳变压器厂(以下简称沈变)也开端消费同样规格的500kV并联电抗器,也是分段死心式。保定天威集团则引进日本三菱公司技术消费了500kV壳式空心并联电抗器。在一些开关站,请求超高压并联电抗器能同时供站用电,为此提出请求提供抽能式电抗器。抽能式电抗器的本质是在并联电抗器内设置一个小容量的低压二次绕组,但一、二次绕组间要有足够的阻抗;使低压侧即便短路也不会影响并联电抗器的正常工作。除了上述直接接在超高压线路上的(普通不经断路器)超高压并联电抗器外,还有接在超高压升/降压站变压器三次侧的l0V~63kV中压并联电抗器,其容量普通为三相30Mvar或45Mvar。一个变电站最多可装6~8组,同样用于无功补偿。依据用户请求能够是油浸死心式或干式空心式,后者用于单相组。空心干式电抗器也是户外安装,以减少磁场对建筑物的影响。但户外安装对干式电抗器所用绝缘资料的耐候性请求较高,常常不够理想。这类干式空心电抗器早年进口较多。20世纪(以下省略)90年代以来,国内北京电力修造厂、扬子电气公司也开端消费,采用的都是多层并联、聚脂薄膜匝绝缘、环氧树脂包封的技术。西安交通大学等为之开发了相应的计算软件。随着大城市公开电缆配电系统的不时扩展,电缆容性充电电流惹起的轻负荷期的电压升高也日益惹起注重。一些供电部门请求装设10kV、35kV三相死心式并联电抗器,容量为5Mvar~10Mvar。为了与配电安装相顺应,这些电抗器都请求装在室内。采用死心式的目的是为了减少漏磁对建筑物的影响。为顺应无油化趋向,又请求为干式。顺德特种变压器厂(顺特电气有限公司前身)于90年代开发了此类产品。死心式电抗器由于分段死心饼之间存在着交变磁场的吸收力,因而虽然采取了各项措施,其噪声普通要比同容质变压器高出10dB左右。用于静止补偿的TCR晶闸管相控电抗器就其作用来说,可归人并联电抗器一类。国内自80年代以来消费了若干套静止补偿的晶闸管相控电抗器,多由西安电力机械制造公司和电力科学院成套,相控电抗器为空心干式。2限流电抗器限流电抗器普通用于配电线路。从同一母线引出的分支馈线上常常串有限流电抗器,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。50年代初,沈变就开端消费用水泥电抗器电缆绕制的各种规格10kV级限流电抗器,绕组绕完后用混凝土浇注使其成为整体。限流电抗器自身容量并不大,普通在2.5Mvar以下,但要接受最多可达额定电流25倍的短路电流下的动、热稳定。由于要限流,电感值在很大电流范围内应为线性,所以都是空心干式。90年代以后,随着多层并联、环氧树脂包封技术的开展,限流电抗器多数采用干式空心并联电抗器相同的技术消费,由环氧玻璃丝来确保短路时的动稳定。依据我国电力系统的中性点接中央式,只要500kV系统采用中性点小电抗接地。这种小电抗正常工作时本质上只要很小的不均衡电流经过,但在系统单相接地毛病时却请求接受宏大短路电流下的动、热稳定。这种电抗器容量不大,用量不多,但请求牢靠性高,目前多数用油浸空心式,外加屏蔽。启动电抗器用来限制大型电动机的启动电流,启动完成即退出。与自耦变压器启动方式相比,电动机的启动比拟平稳。因其工作时间很短(规则为2min),所以电流密度能够很高,电抗器尺寸不大。就其功用来说,也可归于限流一类。3阻尼电抗器阻尼电抗器(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。就这一点来说,其作用与限流电抗器相相似。普通来说,如仅仅是为了限制合闸涌流,只需相当于电容器组容抗值1%的感抗就够了。如系统有5次或以上谐波,则采用45%-6%的感抗;如系统有3次谐波,则取12%。其目的是为了使电容器回路对谐波呈理性,因而使系统原有谐波不致因增设电容器回路而放大。阻尼电抗器的过载才能应与电容器的过载才能相顺应,而在合闸霎时,电抗器首末端之间要耐受简直全部系统电压,并要能接受合闸涌流作用下的动、热稳定。为此,行业规范对此作出了严厉的规则。70年代,宁波变压器厂就试制了死心式三相阻尼电抗器并构成系列。如今,死心式(油浸或干式)和空心式(干式)阻尼电抗器都在运用。很多电容器消费厂本人消费阻尼电抗器与其电容器配套。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,普通用于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、相控型静止补偿安装、中大型整流安装、电气化铁道,以致于一切大功率晶闸管控制的电力电子电路都是谐波电流源,必需加以滤除,不让其进入系统。电力部门关于电力系统中的谐波有详细规则。近年来电网受谐波电流源的要挟愈来愈严重,因而滤波是不可少的。迄今,超高压直流输电工程滤波安装均由国外工程总承包商承包,其它方面的滤波电抗器则均由国内电抗器专业消费企业提供。滤波电抗器的电抗值通常请求能在一定范围内可调,以使与电容器相配合。对其质量要素Q值也有一定请求,以满足滤波安装的频率特性。滤波电抗器通常为空心干式,也能够做成死心式。超高压直流输电换流站的交、直流侧滤波安装由于数量众多,均设于户外,占地范围相当大。4消弧线圈消弧线圈普遍用于我国lOkV~6kV级的谐振接地系统。除了在一些沿海大城市,因电缆线路的提高而有采用中性点小电阻接地的倾向外,目前我国大局部地域10kV~66kV系统都是中性点不接地的。在这些系统中,特别关于架空线路,绝大多数单相接地毛病是暂时性的弧光接地,但继发性的线间和线-地电容所构成的毛病点容性工频续流却使弧光持续以致使毛病扩展。此时接在系统中性点和地之间的消弧线圈因中性点位移而流过理性电流抵消了容性工频续流而使弧光熄灭,使线路恢复正常工作。上海电机厂为常州至南京升压到66kV的线路提供了我国第一台1900kVA,66/√3kV25A~50A消弧线圈,尔后系列消费175kVA-3800kVA10kV-66kV级的消弧线圈。60年代中期以后北京电力修造厂成为消弧线圈的主要消费厂。80年代后期,上海交通大学、山东大学等努力于消弧线圈自动调谐、自动选线功用的开发。10kV~66kV输电线路总是带有分支,运转中要切换,切换以后线路电容有所改动。有自动调谐功用的消弧线圈在线路切换以后可自动变换分接位置以到达适宜的感抗值,使之与线路电容一直匹配。有自动选线功用的消弧线圈则能够在若干条线路中自动选出不能胜利消弧的非弧光接地永世性毛病段而予以切除。具有自动调谐自动选线功用的消弧线圈更合适于无人值班变电所,进入90年代,一些专业厂如上海思源电气公司等已能成套供给。由于变电所的无油化倾向,因而35kV以下的消弧线圈现很多是干式浇注型。5接地变压器接地变压器为本来无中性点引出端子的系统提供一个人为的中性点。严厉来说,接地变压器实质上不是变压器而是一台绕组为ZN结法的电抗器,其N端引出端子就是人为中性点。采用ZN结法的目的是减小零序阻抗至合理值。接地变压器的引入不应对系统的零序阻抗有严重的改动。接地变压器能够用于中性点不接地系统,此时其中性点普通接消弧线圈,也能够用于中性点小电阻接地系统,此时其中性点经由小电阻接地。在10kV系统中,因电力变压器的二次10kV绕组经常为三角联合,所以接地变压器用得较多。某些地域,例如上海,35kV变电所的主变,其35kV侧有时也为三角联合,此时就接额定接地电流为lkA、2kA的接地变压器,再经小电阻接地。也有一些变电所的接地变压器要兼具所用变功用,为此就增加一个400V的yn联合绕组,组成YNyn联合组。消费消弧线圈的厂家普通成套供接地变。同样由于变电所无油化的倾向,因而很多接地变是干式浇注型。发电厂自用电系统多数为高电阻接地系统,更多选用五柱式接地变压器。这种变压器有一个零序二次绕组,其端子间接有电阻。单相接地毛病时,二次绕组中感生的零序电流经过电阻,起到阻尼过电压的作用。6平波电抗器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。这种纹波常常是有害的,需求由平波电抗器加以抑止。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。1985年我国第一条镇海-舟山±l00kV跨海直流输电线路上的100kV/500A平波电抗器为西变所试制。1988年我国第一条~500kV/2x600MW葛洲坝-南桥直流输电线路上的500kV/1200A平波电抗器是由BBC公司成套供给,为干式户外型,由支柱绝缘子支起。如今行将投运的三峡-常州和三峡-广东~500kV/2X1500MW直流输电线路中所用的500kV、3000A平波电抗器是由ABB公司和西变协作消费的,为油浸死心式。500kV平波电抗器的尺寸、重量都很大。直流供电的晶闸管电气传动中,平波电抗器也是不可少的。由于脉动的直流输出电压中所包含的谐波重量在直流电动机内形成不用要的损耗和发热,谐波中的负序重量则产生反向力矩,而且当晶闸管深控时,若脉动的直流输出电压的瞬时值低于电动机的反电势,将使电流不连续。电力机车上的车载27.5kV整流变压器固然只要几千kVA,但由于单相供电,脉动大,请求平波电抗器的电感量大,所以其尺寸重量差不多与主变压器相当。株洲电力机车厂批量消费此种电抗器已有多年了。7直流控制的饱和电抗器直流控制的饱和电抗器属于另类的电抗器。串在电路中的扼流式或自饱和饱和电抗器,其作用不能简单地看作串人一个可变电感。在电压正弦波的周期内,饱和电抗器在饱和前吸收了一定的伏-秒,到达饱和,以后就呈全开放状态。因而其输出电压是非正弦的,这种饱和电抗器的作用与晶闸管类似。60年代中,上海调压器厂曾努力于扼流式饱和电抗器的开发,后来随着晶闸管的普遍应用,已完整被取代。但与二极管整流的整流变压器配套的自饱和式饱和电抗器不断延用至今。整流输出电压由设在桥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