徐基泰電抗器知識問答座談會
1、關(guān)于(并聯(lián))電抗器的行業(yè)動向及發(fā)展
介紹了目前國家電網(wǎng)分布情況,今后高電壓的電網(wǎng)增加,短路電流超過要求,因此需要增加電抗器來限制短路電流。由于無功功率和電壓的平方成正比,因此隨著電壓的升高,無功功率增加很快,因此電抗器的容量也在不斷增加。
特高壓線路對電壓波動要求很嚴格,也需要增加電抗器進行抑制,特高壓電壓波動要求很小,比如500KV如果升高到650KV,許多用電設備就不能構(gòu)承受,因此增加并聯(lián)電抗器,降低由于操作過電壓,開關(guān)電源所產(chǎn)生的過電壓。
同時某些場合下要求電抗器可以進行電抗控制,調(diào)整、抑制電壓的波動,比如鐵路系統(tǒng),無功功率變化頻繁,需要可控電抗器隨時進行調(diào)整??煽?span lang="EN-US">電抗器分為磁控式和分級控制(電抗器+電容)兩種形式。
一般干式電抗器作為低壓電抗器(一般變電所二次側(cè)裝配的電抗器稱為低壓電抗器)。而油浸電抗器一般作為高壓電抗器。
并聯(lián)電抗器分為:干式空心、油浸鐵心、干式鐵心產(chǎn)品。
鐵心電抗器的缺點:噪音大,振動,目前有殼式電抗器和心式鐵心電抗器,殼式由于沒有氣隙,噪音大大降低,心式由于鐵心氣隙的存在,噪音很大(有些產(chǎn)品噪聲可達到90DB)。但殼式電抗器制造成本高,心式鐵心電抗器成本相對低些。
對于干式空心電抗器,放置在戶外,為防止紫外線,需要加保護,其主要問題是:表面的爬電,尤其是接地點處及其附近容易造成損壞;線圈過熱,過熱點及溫度無法計算準確;再有就是開裂,而且體積越大越容易開裂。這些問題直接影響了干式空心電抗器的正常運行和壽命。
2、關(guān)于鐵心磁屏蔽
在一些資料上看到,并聯(lián)電抗器有些在鐵心上圍上一個開口鋁板,將衍射出來的主磁通隔離起來,這樣可以減少附加損耗。
答:圍上鋁板后不一定能夠減小附加損耗,加屏蔽在強磁場中也有渦流損耗(一般鋁板、銅板制作的電磁屏蔽用在弱磁場中應用較好),并發(fā)熱,同樣會產(chǎn)生損耗的。這樣的效果不會很明顯。并聯(lián)電抗器的氣隙應當在線圈高度上面盡量分布均勻,這樣線圈漏磁通流向要好,不容易產(chǎn)生橫向漏磁通,降低損耗,減少線圈、鐵心過熱的可能。
3、在電抗器鐵心設計時如何劃分疊片式與輻射式的界限,即是以鐵心直徑為界限來選擇還是以其它參數(shù)為界限來選擇。是否可以使用無取向硅鋼片進行設計。并聯(lián)電抗器設計磁密一般在1.0左右,其原因是不是只是為了降低噪聲。對于干式并連電抗器,采用大理石作為氣隙,如果用其他材料,比如環(huán)氧樹脂,是否可行。另外,氣隙塊尺寸大了是否更好些。
答:界限不好說,一般并聯(lián)電抗器基本上都用輻射鐵心,而串聯(lián)電抗器等產(chǎn)品一般都用疊片式鐵心;降低磁密到1.0左右主要是考慮到降低電抗器的噪音,同時,還要加防振的膠墊,即便這樣,電抗器的噪音還是非常大,氣隙如果采用環(huán)氧樹脂,由于環(huán)氧樹脂的彈性模量小,當鐵心振動使環(huán)氧樹脂產(chǎn)生較大幅度的伸縮,使產(chǎn)品的噪聲增加。大理石作為石塊,其硬度高,彈性模量大,在受到壓力時不容易變形,可以減少鐵心產(chǎn)生的噪音。油浸電抗器有些產(chǎn)品由于焊接質(zhì)量不好,在長期運行過程中,由于振動式焊縫產(chǎn)生疲勞,發(fā)生滲油。
電抗器*大的問題還有局部過熱,這是因為電抗器線圈產(chǎn)生的漏磁通較大,因此應當盡量避免靠近線圈的結(jié)構(gòu)件環(huán)流的存在。(一個環(huán)路中,如果某個連接點電阻較大,則這個地方就很容易產(chǎn)生局部過熱,影響電抗器的使用,但是如果在設計過程中,對于沒有辦法避免的環(huán)路,可以采取改善該處的散熱條件,使產(chǎn)生的熱量能有效的散發(fā)開去,同樣也可以保證電抗器的正常使用。)
使用較大的氣隙塊主要要看生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力。如果達到接觸平整也不容易。應當在鐵餅加工等方面加大力度,盡量達到小氣隙餅都能夠接觸到鐵餅。
鐵心氣隙的大小一般對于油浸產(chǎn)品*大30-40MM左右(對于高壓電抗器),一般情況下線圈距離鐵心的尺寸應當大于氣隙尺寸2倍以上,這樣氣隙產(chǎn)生的磁通基本不會影響線圈。相對來說,干式產(chǎn)品由于線圈距離鐵心較遠,氣隙產(chǎn)生的磁通對線圈影響較小,可以取值較大一些。
4、關(guān)于磁閥電抗器
磁閥電抗器目前在國內(nèi)比較熱,理論方面做得比較深入的是華中理工大學的陳柏超。目前所作的產(chǎn)品也是依照他編寫的書為主要理論依據(jù)的。
磁閥電抗器主要應用在鐵路系統(tǒng),鐵路系統(tǒng)由于自身特殊情況,有功功率和無功功率都在不停的變動,需要可調(diào)節(jié)的并聯(lián)電抗器與它進行補償。磁閥電抗器可以達到隨時調(diào)整進行無功補償?shù)男Ч?。但磁閥電抗器它有自身的弱點,比如:響應速度慢、成本高、有諧波、噪聲等等影響了磁閥電抗器的發(fā)展。
在西方國家,通常采用的是SVC,即電容器組+TRC(可控硅控制電抗器)技術(shù),這種結(jié)構(gòu)響應速度快,而且技術(shù)方面很成熟。
關(guān)于磁閥電抗器的一個技術(shù)問題:對于磁閥極度飽和情況下磁通分布情況,剛開始當磁閥沒有飽和時,閥周圍的氣隙基本沒有磁通;當閥飽和時,磁通開始在氣隙中大量流通,這時,閥所在的氣隙可以看作一個氣隙,沒有鐵心存在,但磁通分布應該在閥上分布較多,其他氣隙磁通分布較少。即分布密度有所區(qū)別。
通過閥心的磁通,到達鐵餅后會向兩側(cè)散開,這樣會使鐵餅發(fā)熱。目前我們生產(chǎn)的干式磁閥電抗器發(fā)熱燒掉外面的絕緣層,一方面是由于閥處氣隙漏磁通產(chǎn)生的損耗,另一方面,由于干式產(chǎn)品散熱條件差,又包裹了較厚的絕緣層,使散熱條件更差,導致外部絕緣層燒毀。
5、關(guān)于輻射式鐵餅每個扇形之間是否要加放絕緣層,防止硅鋼片的短片刺傷旁邊的硅鋼片,形成短路電流。目前西變廠生產(chǎn)的鐵餅的每個扇形之間不加絕緣層,同時也沒有出現(xiàn)過形成短路電流,產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象,應該說不會影響到產(chǎn)品的**。
6、關(guān)于是否可以采用無取向硅鋼片代替有取向硅鋼片。
并抗采用輻射式鐵心,尤其有些小片型,其自身的晶粒取向已經(jīng)被破壞,達不到有取向的性能,這樣的話,是否可以考慮采用無取向的代替有取向進行制造。
對此種設計,應當考慮鐵心溫升和損耗。關(guān)于噪聲,因為產(chǎn)品本身噪聲不主要是因為磁滯伸縮產(chǎn)生的,而是氣隙產(chǎn)生的。因此如果用無取向硅鋼片替代有取向硅鋼片,產(chǎn)品噪聲變化不會很大。但必須要在產(chǎn)品損耗和鐵心溫升方面進行必要的調(diào)整,達到實際要求,這樣也會帶來產(chǎn)品重量的增加、成本的增加。但還是可以考慮采用無取向硅鋼片部分取代有取向硅鋼片。
7、對于如可控制變壓器的介損
一般環(huán)氧板和膠木板不夠穩(wěn)定,對變壓器油存在一定的影響,因此高壓產(chǎn)品一般不考慮使用這些材料。
8、為降低電抗器噪音,行業(yè)上對鐵心氣息及鐵餅如何處理。
一方面是對鐵餅進行夾緊,另一方面就是澆注成整體。
9、關(guān)于濾波電抗器,因為噪聲原因,一般為空心結(jié)構(gòu),如果為鐵心結(jié)構(gòu),器磁密選取較低。3倍頻的濾波電抗器,其磁密一般取值為0.9左右。
10、關(guān)于零序、正序和負序電流在電力系統(tǒng)中表現(xiàn)形式。
正序就是正常情況電力系統(tǒng)的運行。
負序視不對稱運行情況下產(chǎn)生的,其對變壓器沒有什么影響,但對電機影響很大,因為負序會在轉(zhuǎn)子中感應出電壓而產(chǎn)生環(huán)流,使電機產(chǎn)生過熱,嚴重的會燒毀電機。正負序電流一般在電氣化鐵道中常有。
零序是當三相電壓相量和不為零時產(chǎn)生的電流。
11、變壓器直流勵磁時的運行狀況。
由于變壓器勵磁電流很小,當有一點直流電流的話,很容易使鐵心過勵磁,達到飽和,式空載電流增加,空載損耗增加,噪音也隨之增加。因此這種情況是不允許的。
只有在直流輸電的換流站有這種情況。
直流輸電一般是采用正負輸送,零點直接接地,因此只有兩根輸電線路。如果其中一根斷掉,不會全部停止輸電,而是由另一根和地之間進行傳輸。
12、空心電抗器渦流損耗的計算。
目前采用的仍是估算,主要還是要分析漏磁場分布以及橫向漏磁通。
13、油浸空心電抗器的溫升計算。
都可以采用油浸產(chǎn)品的溫升計算方法。西安交大編制的設計軟件,同樣也是采用常規(guī)的計算方法。沒有特殊的地方。
14、干式變壓器在絕緣材料上的發(fā)展。
不是很了解,但見到過有一種絕緣材料制作的干式產(chǎn)品外觀非常漂亮。
干式產(chǎn)品包括:包封、非包封,比如NOMEX紙絕緣干式變壓器為非包封干式變壓器。
非包封干式變壓器不易用在調(diào)匝消弧線圈上面,因為調(diào)匝式消弧線圈分接頭很多,采用分包封,在該部為的絕緣比較難處理。
關(guān)于到底包封的好還是非包封的好,主要還是看用戶的愛好。目前國內(nèi)基本上一頭扎進包封產(chǎn)品里,不考慮別的結(jié)構(gòu)。
非包封的防潮性能要差些,但容易回收重復利用,環(huán)保。對于包封式結(jié)構(gòu),回收利用困難,隊環(huán)境存在一定影響,歐洲一些國家要求自己生產(chǎn)的產(chǎn)品要自己回收處理,這樣使得非包封產(chǎn)品在國外使用較多。
目前新的修訂的干式變壓器標準正在制訂中,標準中提高了許多要求,比如局放要求要求打到1.7倍的電壓;另外還有對環(huán)境的耐受性;電氣要求提高;燃燒試驗有主動和被動,而且有較為詳細的要求;耐熱等級將會增加200℃的一個級別;還有,銘牌要求產(chǎn)品上、產(chǎn)品外殼上都要有產(chǎn)品銘牌,并且要標注環(huán)保等級等等。
15、電抗器類產(chǎn)品的種類,在設計時應當注重哪些方面
主要為串、并抗產(chǎn)品。
并聯(lián)電抗器:用于無功補償。
串聯(lián)電抗器*多的是限流電抗器,用來限制短路電流,比如一個母線發(fā)生短路,則整個回路都會受到影響,老的變電站就是增加限流電抗器來進行控制?,F(xiàn)在的變電站占地面積不斷減小,已經(jīng)不能容納限流電抗器。同時在變壓器的設計方面110KV均要求要通過短路試驗,產(chǎn)品的質(zhì)量得到了提升。限流電抗器使用量也減小。但也降低了短路事故的發(fā)生。
限流電抗器一般都是水泥電抗器。在戶外使用。
1000KVAR以上的并聯(lián)電容器需要串聯(lián)電抗器進行保護,同時串聯(lián)電抗器可以抑制電容器產(chǎn)生的諧波。
濾波電抗器:一般應用在容易產(chǎn)生諧波的設備上面,如有可控硅的電路、直流的換流站、鋼鐵廠等地方。
16、據(jù)了解常規(guī)干式變壓器線圈的相間及上端部的溫升相對比較高,能否詳細解釋一下整只線圈溫升較高的部位及造成原因。
干式線圈從下面向上80%左右的位置溫升應當是*高的,其他類別的發(fā)熱產(chǎn)品,比如油浸的線圈同樣是這樣的位置。這個位置散熱條件*差。同樣,相間的溫升由于散熱條件較差,加上兩側(cè)都是熱源,溫升自然會很高。
干式線圈由于器散熱條件差,*熱點溫升與平均溫升一般要差20℃左右。因此在干式產(chǎn)品設計中應當注意。