电抗器技术的发展状况

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1、电抗器技术的发展状况电抗器技术的发展状况本文由 jqy_xm 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。电抗器技术的发展状况 摘要： 摘要：回顾了 40 年来各种电抗器的发展状况，展望了电抗器产品的发展前景 关键词：电抗器 技术 发展 展望 1 前言 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。 1967 年上海电机厂的技术人员在原有的三相油浸铁心式电 抗器的基础上对其进行技术改造，生产了同类型 60Mvar 电抗器。该产品首次采用了辐射式铁心饼和用弹簧强力压 紧装置压紧铁心柱，使并联电抗器的振动和噪声有所降低。 1970 年

2、我国开始在西北地区建设第一条 330kV 超高压线路， 西安变压器厂(西安西电变压器有限责任公司前身， 以下简称西变)为之提供了 3X30Mvar363kV 并联电抗器。为了便于单相重合闸，消除单相接地故障以后的潜供电 弧电流，超高压电抗器除了设置中性点电抗外，还要求减少相间耦合，因此都用单相。为了减少漏磁，30Mvar 电抗 器为单柱带磁轭回路，不但铁心饼为辐射式，磁轭回路也辐射排列。 1980 年，我国第一条用国产设备装备的 500kV 线路的元宝山-辽阳-锦州段在锦州设置了 3X40Mvar500kV 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

3、为二柱铁心式。尽管磁通密度 选用偏低，但由于当时工艺条件差，铁心饼浇注工艺落后，运行中噪声仍接近 90dB。 以上早年生产的 330kV500kV 并联电抗器迄今均仍在运行中。 1985 年，以技贸结合方式从阿尔斯通公司引进技术生产的 50Mvar550kV 电抗器在晋-京房山-大同线上投运。 这批电抗器的重大改进在于： (1)铁心饼密实，浇注良好； (2)用更为密实的间隙材料； (3)铁心柱强力压紧。 改进以后的电抗器噪声水平降低到 80dB 以下。但由于电抗器的技术要求，饱和以后的电压-电流特性曲线的斜 率为饱和前的 23，因此其空心电感值很大，漏磁相应就很大。运行后有低温过热现象。投运不

4、久，在色谱分析中 总烃、氢含量即达到注意值，干扰了正常的对电抗器故障的判断。阿尔斯通公司生产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，局部过热现象得以消除。迄今，西变共生产此类 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，最近还生产了 70Mvar 的电抗器，投运后均运行正常。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

5、左右。近年来沈阳变压器厂 (以下简称沈变)也开始生产同样规格的 500kV 并联电抗器，也是分段铁心式。保定天威集团则引进日本三菱公司技 术生产了 500kV 壳式空心并联电抗器。 在一些开关站，要求超高压并联电抗器能同时供站用电，为此提出要求提供抽能式电抗器。抽能式电抗器的实 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；使低压侧即使短路也不 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(一般不经断路器)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 l0V63kV 中压并联电抗器，其容量一般为三相 30Mvar 或 45Mvar

6、。一个变电站最多可装 68 组，同样 用于无功补偿。根据用户要求可以是油浸铁心式或干式空心式，后者用于单相组。空心干式电抗器也是户外装置， 以减少磁场对建筑物的影响。但户外装置对干式电抗器所用绝缘材料的耐候性要求较高，往往不够理想。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、扬子电气公司也开始生产，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。 随着大城市地下电缆配电系统的不断扩展，电缆容性充电电流引起的轻负荷期的电压升高也日益引起重视。一 些供电部门要求装设 10kV、35kV 三相铁心式并联

7、电抗器，容量为 5Mvar10Mvar。为了与配电装置相适应，这些 电抗器都要求装在室内。采用铁心式的目的是为了减少漏磁对建筑物的影响。为适应无油化趋势，又要求为干式。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。 铁心式电抗器由于分段铁心饼之间存在着交变磁场的吸引力，因此尽管采取了各项措施，其噪声一般要比同容 量变压器高出 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 年代以来生产了若 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。 3 限流电抗器 限流电抗

8、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。50 年代初，沈变就开始生产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。限流电抗器本身容量并不大，一般在 25Mvar 以下，但 要承受最多可达额定电流 25 倍的短路电流下的动、热稳定。因为要限流，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发展，限流电抗器多数采用干式空心并联电抗器相同的技术 生产，由环氧玻璃丝来确保短路时的动稳定。 根据我国电力系统的中性点

9、接地方式，只有 500kV 系统采用中性点小电抗接地。这种小电抗正常工作时实质上 只有很小的不平衡电流通过，但在系统单相接地故障时却要求承受巨大短路电流下的动、热稳定。这种电抗器容量 不大，用量不多，但要求可靠性高，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 较平稳。因其工作时间很短(规定为 2min)，所以电流密度可以很高，电抗器尺寸不大。就其功能来说，也可归于限 流一类。 4 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

10、流电抗器相类似。一般来说，如仅仅是为了限制合闸涌流，只要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 5%-6%的感抗；如系统有 3 次谐波，则取 12%。其目的是为了使电容 器回路对谐波呈感性，因此使系统原有谐波不致因增设电容器回路而放大。阻尼电抗器的过载能力应与电容器的过 载能力相适应，而在合闸瞬间，电抗器首末端之间要耐受几乎全部系统电压，并要能承受合闸涌流作用下的动、热 稳定。为此，行业标准对此作出了严格的规定。70 年代，宁波变压器厂就试制了铁心式三相阻尼电抗器并形成系列。 现在，铁心式(油浸或干式)和空心式(干式)阻尼电抗器都在使用。很多电容器生产厂自

11、己生产阻尼电抗器与其电容器 配套。 5 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。 近年来电网受谐波电流源的威胁愈来愈严重，因此滤波是不可少的。迄今，超高压直流输电工程滤波装置均由国外 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生产企业提供。滤波电抗器的电抗值通常要求能 在一定范围内可调，以使与电容器相配合。对其

12、品质因素 Q 值也有一定要求，以满足滤波装置的频率特性。滤波电 抗器通常为空心干式，也可以做成铁心式。超高压直流输电换流站的交、直流侧滤波装置因为数量众多，均设于户 外，占地范围相当大。 6 消弧线圈 消弧线圈广泛用于我国 lOkV6kV 级的谐振接地系统。除了在一些沿海大城市，因电缆线路的普及而有采用中 性点小电阻接地的倾向外，目前我国大部分地区 10kV66kV 系统都是中性点不接地的。在这些系统中，特别对于架 空线路，绝大多数单相接地故障是暂时性的弧光接地，但继发性的线间和线-地电容所形成的故障点容性工频续流却使弧光持续以至使故障扩大。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

13、过感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，663 kV 25A50A 消弧线圈，此后系列生产 175kVA-3800kVA 10kV-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生产厂。 80 年代后期，上海交通大学、山东大学等致力于消弧线圈自动调谐、自动选线功能的开发。10kV66kV 输电线 路总是带有分支，运行中要切换，切换以后线路电容有所改变。有自动调谐功能的消弧线圈在线路切换以后可自动 变换分接位置以达到合适的感抗值，使之与线路电容始终匹配。有自动选线

14、功能的消弧线圈则可以在若干条线路中 自动选出不能成功消弧的非弧光接地永久性故障段而予以切除。具有自动调谐自动选线功能的消弧线圈更适合于无 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应。 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。 7 接地变压器 接地变压器为原本无中性点引出端子的系统提供一个人为的中性点。严格来说，接地变压器本质上不是变压器 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重大的改变。接地变压器可以用于中性点不

15、接地系统，此时其中性 点一般接消弧线圈，也可以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 绕组经常为三角联结，所以接地变压器用得较多。某些地区，例如上海，35kV 变电所的主变， 其 35kV 侧有时也为三角联结，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能，为此就增加一个 400V 的 yn 联结绕组，组成 YNyn 联结组。 生产消弧线圈的厂家一般成套供接地变。同样由于变电所无油化的倾向，因此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

16、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。单相接地故障时，二次绕组中感生的零序电流通过电阻，起到阻尼过电压的作用。 8 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。 1985 年我国第一条镇海-舟山l00kV 跨海直流输电线路上的 100kV500A 平波电抗器为西变所试制。 1988 年我国第一条500kV2x600MW 葛洲坝-南桥直流输电线路上的 500kV1200A 平波电抗器是由 BBC 公司成套供 应，为干式户外型，由支柱绝缘子支起。现在即将投运的三峡-常州和三峡-广东500kV2X1500MW 直流输电线路 中所用的 500kV、3000A 平波电抗器是由 ABB 公司和西变合作生产的，为油浸铁心式。500k