欢迎访问上海苏同电气有限公司官方网站

业务咨询热线:18818097218
新闻资讯
公司新闻
行业资讯
介绍串联电抗器的基本作用、结构说明、适用环境、在运行中常出现的问题与解决方法、选用和建议
2019/6/19

串联电抗器一般串联在高压电力电容器或电容器组回路中,其主要作用是抑制高次谐波,减少网络电压波形的畸变,限制电容器在分相切投时的涌流。串联电抗器安全、难燃防火、环保无污染,可直接安装在负荷中心。采用进口环氧树脂,产品具有机械强度高,抗短路能力强,局部放电量低,可靠性高。损耗小、噪音低,免维护、安装简便、节能效果明显。防潮性能好,能在高湿度如在热带地区和其他恶劣环境中运行。下面贤集网小编来为大家介绍串联电抗器的基本作用、结构说明、适用环境、在运行中常出现的问题与解决方法、选用和建议。一起来看看吧!




串联电抗器的基本作用

1、降低电容器组的涌流倍数和涌流频率,便于选择配套设备和保护电容器。根据GB50227标准要求应将涌流限制在电容器额定电流的10倍以下,为了不发生谐波放大(谐波牵引),要求串联电抗器的伏安特性尽量为线性。网络谐波较小时,采用限制涌流的电抗器;电抗率在0.1%-1%左右即:可将涌流限制在额定电流的10倍以下,以减少电抗器的有功损耗,而且电抗器的体积小、占地面积小、便于安装在电容器柜内。采用这种电抗器是即经济,又节能。

2、串联滤波电抗器,电抗器阻抗与电容器容抗全调谐后,组成某次谐波的交流滤波器。滤去某次高次谐波,而降低母线上该次谐波的电压值,使线路上不存在高次谐波电流,提高电网的电压质量。滤波电抗器的调谐度:

XL=ωL=1/n2XC=AXC

式中A-调谐度(%)

XL-电抗值(Ω)

XC-容抗值(Ω)

n-谐波次数

L-电感值(μH)

ω----314

按上述调谐度配置电抗器,可满足滤除各次谐波。

3、抑制谐波的电抗器,先决条件是需要清楚电网的谐波情况,查清周围用电户有无大型整流设备、电弧、炼钢等能产生谐波的设备,有无性能不良好的高压变压器及高压电机,尽可能实测一下电网谐波的实际量值,再根据实际谐波量来配置适当的电抗器。铁芯电抗器电抗线性度不好,有噪声,空芯电抗器运行无噪声,线性度好,损耗小。标准规定空芯电抗器容量在100KVAR以下时,每伏安损耗不大于0.03W。例如:单台12000VA电抗率6%的电抗器损耗为360W,三相有功损耗为1080W,这是一个不小的数字。电网上谐波较小时,采用限流电抗器可节省电能。

4、由于设置了串联电抗器,减少了系统向并联电容器装置或电容器装置向系统提供短路电流值。

5、可减少电容器组向故障电容器组的放电电流,保护电力电容器。

6、可减少电容器组的涌流,有利于接触器灭弧,降低操作过电压的幅值。

7、减小了由于操作并联电容器组引起的过电压幅值,有利于电网的过电压保护。

1、铁芯

串联电抗器的基本作用/结构说明/适用环境

(1)铁芯的材料选用矿物氧化物凃覆的优质冷轧硅钢片;

(2)铁芯柱采用环氧树脂真空浇注,使铁饼间气隙被环氧树脂封闭在铁芯柱表面形成一层树脂层,有效地减少了铁芯饼之间的震动,从而降低噪音,同时增强了铁芯与线圈的绝缘强度;

(3)铁芯表面封凃F级环氧树脂采取防腐措施,避免锈蚀。

2、线圈

(1)线圈为环氧树脂真空浇注线圈。线圈内外设环氧玻璃网格布增强,高压串联电抗器采用F级环氧浇注体系在真空状态下进行浇注。该线圈不但绝缘性能好,而且机械强度高,能耐收到电流冲击和冷却冲击而不开裂;

(2)环氧浇注线圈不吸水,防潮性好,局部放电量低,可在恶略环境条件下安全运行。

3、装配

(1)铁芯端采用优质硅钢片段面胶,使铁芯柱与铁杵牢固结合在一起,大大减少了在运行时的噪音;

(2)高压串联电抗器使用先进的预装配系统,检测装配中的装配结果;

(3)先进的减震降噪结构系统,包括:上下夹件的强力压紧,夹件和线圈之间设置弹性胶垫,夹件和坐垫之间设置弹性胶垫。

串联电抗器的适用环境

1、海拔高度不超过2000米;

2、运行环境温度-25~+45(℃),相对湿度不超过90%;

3、周围无有害气体,无易燃易爆物品;

4、周围环境应有良好的通风条件,如串联电抗器装在柜内,应加装通风设备。

串联电抗器在运行中常出现的问题与解决方法

1、串联电抗器引线接头烧毁。

在电网中运行中,经常出现串联电抗器引线接头烧毁的现象。即外绝缘、各相出线端子与引出铜排连接处灼伤明显,某相负荷侧引线端子烧熔脱落。电容器完好无损,对电抗器进行相关试验,未发现异常。经分析认为绕组与引线连接不良,在运行中,由于振动产生绕组与引线连接松动,接触电阻偏大,电容器组合电抗器投入运行后端子连接处异常发热,导致接触电阻进一步变大,恶性循环后连接处温度急剧上升,高温致使端子烧损并拉弧引起相间短路。

应在设计电抗器中要考虑避免绕组与引线连接处因接松动引线烧毁现象。如在设计时使用螺栓连接,要考虑防止螺栓转动,产生虚接,或用铜排与铜排连接。

2、有分接电抗器烧毁分析。

有分接电抗器是指在绕组上抽出一个或两个分接头,使电抗器可以当成两台或三台不同容量的电抗器使用。电抗器在运行中,由于安装时把电抗器引线接头接错,使电容器档位与电抗器上的档位不匹配,电抗器不能有效地滤掉高次谐波,起不到电抗器应有的作用,并使电抗器在分接段线匝电密升高数倍,温升达到几百 K,铁心磁密饱和,从而使电抗器绕组烧毁。

在使用说明书和外形图中应注明安装方法。现场安装人员一定要细心,避免安装错误和松动现象。

3、电抗器选择不当而烧毁。

并联电容器用串联电抗器主要是为了降低电力电容器组在投切过程中的涌流倍数和抑制电网的高次谐波。

如果电抗器参数选择不当,将使谐波放大,电抗器上的电流和电压增大,使铜导线过热,绕组上的绝缘层老化击穿,出现短路而烧毁。为了使电抗器在电网内充分发挥效益,要求用户首先做到较准确地选择电抗器的百分值。选择原则应该是使所在网络内占比例最高的谐波分量的相应总电抗值接近于零,也就是应该使该次谐波分量的感抗和容抗接近相等,则要满足关系式xL >xc/n2:如系统中以 5次谐波为主,则 xL > xc/52 = 0.04xc;如系统中以 3 次谐波为主,则 xL >xc/32=0.11xc。在实际应用中如主要为5次及以上的谐波,常选用电抗值为(5%~6%)xc 的串联电抗器;而如主要为了限制 3 次及以上谐波,常选用电抗值为12%~13% )xc 的串联电抗器。

需注意是 xc 和 xL 不能恰好相等,以防产生电磁谐振,导致产生过电压。一般来说,选择电抗器的感抗较容抗稍大即可。这样既避开了谐振点,又抑制了谐波。

因此,这就要求用户对所在网络含有的高次谐波分量的类型和数量有一个较详细的了解。需经过测试,获得有关谐波分量的参数。

4、绕组匝间短路而烧毁。

在电抗器生产过程中,由于铜导线绝缘介质破损或绕组缠绕过程中使铜导线绝缘介质破损,再经过在电路中长期运行,使局部绝缘介质严重破坏,导致局部匝间短路,形成大电流,绕组局部过热而烧毁。因此,无论在铜导线外观检查上,还是在绕组缠绕上,都要对铜导线仔细检查和缠绕,防止导线绝缘层破坏,出现匝间短路而烧毁。

5、电抗器温升设计不合理而损坏。

电抗器在温升设计时要考虑以下几方面因素:

① 组和铁心平均温升要符合标准,数值小于 90 K。

② 要考虑绕组和铁心最热点温升,热点温升与绝缘材料的关系。

③ 要考虑漏磁对电抗器的影响和整体结构对温升的影响。

6、电抗器噪声过大而影响运行。

电器设备的噪声是不容忽视的技术指标,铁心串联电抗器也不例外。中华人民共和国电力行业标准 DL462 - 1992 对噪声有明确的规定,如表 1 所示。

串联电抗器的基本作用/结构说明/适用环境

噪声指标的高低标志着制造厂的设计能力和工艺水平。铁心串联电抗器噪声的主要噪声源是铁心,即硅钢片的磁滞伸缩受其材质及紧固铁心应力的影响,铁心中的磁通与流过绕组的电流之间是非线性关系,这种非线性感抗是由铁磁材料的性质形成的,而不是由热效应形成的。产品设计选择的磁通密度越高,噪声必然也就越大,高次谐波分量也就越多。对于带有气隙的铁心串联电抗器,每柱有若干个铁心饼,噪声指标就更显得重要了,所以有必要降低噪声,方法如下。

(1)硅钢片的材质是影响噪声的重要因素。可以从降低磁密来降低噪声,但要注意不要降低磁密太多,否则大大增加制造成本。一般磁密控制在0.8~1.2 T。还可以使用磁质伸缩小的优质硅钢片,降低产品的噪声。

(2)改进铁心的加工工艺及铁心组装工艺来降低产品的噪声。要求在铁心加工时硅钢片要平整,减少硅钢片边缘毛刺。在铁心组装时,冲片之间要压紧和把冲片用粘接胶或环氧胶黏结在一起,可降低噪声。

(3)增加绕组的散热风道,即增大散热面积,从而取消电抗器的冷却装置,也就消除了冷却装置带来的噪声。

(4)认真选取电抗器的电抗率和电抗值,也可降低电抗器运行中的噪声。当电抗器的电抗值选择不当,使部分高次谐波不能滤掉,铁心中主磁通发生畸变,电抗器噪声增大。所以要准确选取电抗器的电抗值,在生产中使电抗器的电抗值偏差在标准要求范围内。总之,如果噪声过大,会使紧固件断裂,铁心多点接地而温升过高,电抗器引线松动而烧毁等等不良后果。

(5)电抗器绝缘距离小而击穿。

电抗器在设计时也要考虑绕组、进出引线等带电体与铁心、夹件等接地端和进出线端子间的安全距离。在中华人民共和国电力行业标准 DL462 - 1992 对带电部分与地的电气距离有明确的规定如表 2 所示。

串联电抗器的基本作用/结构说明/适用环境

在设计中如果绝缘距离达不到标准要求,电抗器在运行中就可能会出现带电体之间和带电体与地之间出现放电现象,经过长时间放电电抗器绝缘层就会被破坏,致使电抗器烧毁。

串联电抗器的选用和建议

串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流,防止谐波对电容器造成危害,避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和谐振发生。下面分析低压并联电容器回路中串联电抗器抑制谐波的作用,并提出串联电抗器选用的一些建议。

1、谐波的产生原因及谐波的危害

在电力系统中,谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性,电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。谐波的危害主要有以下几个方面:

①使发电机的输出功率降低;

②使变压器产生附加损耗,引起过热,加速绝缘介质老化,导致绝缘损坏;

③使接入交流系统的电容器过载;

④引起电器的附加发热;

⑤使感应电动机转速发生周期性变动,并引起附加损耗,产生附加的谐波转矩,产生机械振动和噪声;

⑥加速电缆老化,缩短电缆寿命;

⑦对弱电系统产生干扰,影响计算机、通信设备等的正常运行,造成继电保护误动作等等。

2、串联电抗器的选择分析

(1)串联电抗器额定端电压

串联电抗器的额定端电压与串联电抗率、电容器的额定电压有关。该额定端电压等于电容器的额定电压乘以电抗率(一相中仅一个串联段时)。

(2)串联电抗器额定容量

串联电抗器额定容量等于电容器的额定容量乘以电抗率 (单相和三相均可按此简便计算)。由此可见,串联电抗器额定端电压、额定容量均与电容器的额定电压、额定容量及电抗率有关。电容器的额定电压、额定容量本文不作详细分析,下面着重分析串联电抗率的选择。

(3)电抗率选择的一般原则

根据《并联电容器装置设计规范》(GB50227-2008),仅用于限制涌流时,电抗率宜取0.1%~1.0%;用于抑制谐波时,电抗率应根据并联电容器装置介入电网处的背景谐波含量的测量值选择。当谐波为3次级以上时,电抗率宜取12.0%,亦可采用4.5%~5.0%与12.0%两种电抗率混装方式;当谐波为5次及以上是,电抗率宜取4.5%~5.0%。

3、几点建议

(1)新建变电所的电容器装置中串联电抗器的选择必须慎重,不能与电容器任意组合,更不能不考虑电容器装置接入处的谐波背景。

(2)对于已经投运的电容器装置,其串联电抗器选择是否合理需进一步验算,并组织现场实测,了解电网谐波背景的变化,合理选择电容器装置容量及匹配串联电抗器。

上述是贤集网小编为大家讲解的串联电抗器的基本作用、结构说明、适用环境、在运行中常出现的问题与解决方法、选用和建议。希望这些知识能够帮助到大家!如今,串联电抗器的使用很大程度上提高了电路系统的安全性和稳定性,正是因为这一点,很多用户也开始将目光的关注点投放在这款电抗器的使用上。一般来说,市面上出售的正规串联电抗器使用特性好,为保证这一点厂家还专门配套有专业使用说明书以指导用户正确使用产品,但很多用户却忽略了这一点,尤其是使用过相关产品的人,基本都是在拿到电抗器后就开始使用。但由于不同的厂家生产的串联电抗器多少也会存有一些差异,因此在这里也建议大家无论使用哪种电抗器都应该提前认真阅读一些使用说明书。

合作伙伴