随著電力系統的高速發展, 作爲保護和調節、穩定系統的主要設備——電抗器, 被越來越廣泛地運用。由於幹式電抗器不含油, 線圈繞組爲玻璃纖維加強、經環氧樹脂一次固化成形, 具有免維護
、高可靠性、無污染、難燃防火及壽命終結後可回收利用等優點, 逐漸取代瞭傳統的水泥電抗器和油浸式電抗器。在油田變電所、燃氣電站、城市負荷中心等領域獲得廣泛應用。

   在樹脂絕緣幹式電抗器中, 樹脂絕緣幹式空心串聯電抗器( 以下簡稱空心串聯電抗器) 與樹脂絕緣幹式鐵心串聯電抗器( 以下簡稱鐵心串聯電抗器) 的性能差異較大, 本文就此進行分析說明。

   電抗器是一種電感元件, 按照用途分類, 主要包括並聯電抗器、串聯電抗器、限流電抗器、濾波電抗器、阻尼電抗器、平波電抗器、消弧線圈及其它特殊用途電抗器。鐵心串聯電抗器是主要用於除限流電抗器以外的其它類型電抗器。空心串聯電抗器是主要應用於除消弧線圈以外的其它類型電抗器。

   1. 工藝結(jié)構(gòu)

   鐵心串聯電抗器結構與變壓器類似, 但隻有一個勵磁線圈, 鐵心由若幹鐵心餅和氣隙材料間隔交錯壘疊, 線圈一般使用銅線繞制, 然後在真空條件下使用樹脂澆注成一整體。由於鐵心存在較多氣隙, 在氣隙周邊位置的磁場存在邊緣效應, 如果設計不合理會導緻線圈産生較大附加損耗和較高的局部溫升, 嚴重時會對産品的安全性和壽命産生影響。

   空心串聯電抗器隻有一個單獨的經環氧樹脂浸澤的線圈, 多並聯支路結構, 其磁路爲空氣。線圈一般爲鋁線繞組。

   鐵心串聯電抗器的線圈工藝要求高, 制造技術由幹式變壓器演變而來, 較成熟, 特别是真空澆注保證瞭對線圈内氣泡數量的有效控制
。空心串聯電抗器的線圈爲常壓下浸潤樹脂, 不可避免地在線圈繞制内部存在氣泡。但是由於空心串聯電抗器的線圈繞組通常全部爲並聯結構,層間電壓幾乎爲零, 隻存在較小的匝間電壓, 線圈中氣泡局放問題一般並不會造成嚴重後果。

   2.損(sǔn)耗

   鐵心串聯電抗器比空心串聯電抗器在低損耗方面有較大的優勢。例如常規産品鐵心串聯電抗器的損耗隻是同容量空心串聯電抗器損耗的1/3左右。表1爲一些串聯電抗器的典型容量産品國家規定損耗值的對比。

   3.電(diàn)抗值

   由於鐵心串聯電抗器的主磁路由導磁率較高的矽鋼片材料構成, 當磁密較高時鐵心會飽和並導緻電抗值變小; 但是國标中特别要求鐵心串聯電抗器在1.8 倍工頻額定電流下電抗值與額定電抗值偏差不超過一5%。而空心串聯電抗器的磁路由空氣構成, 不存在飽和現象, 電抗值總是保持不變。因此如果對某種電抗器的電抗值穩定性要求較高, 應該盡可能選用空心産品。限流電抗器産品, 如果選擇鐵心産品則必須保證鐵心串聯電抗器在系統短路時具有較高的阻抗值, 即鐵心不能完全飽和。這樣鐵心磁密選取必須很低, 導緻成本會大幅度上升。

   4.噪聲(shēng)

   鐵心串聯電抗器由於矽鋼片的磁伸縮引起的鐵心振動, 鐵餅之間、鐵餅與上下鐵扼之間的電磁吸力的周期變化産生的振動, 使得鐵心産品的噪音較空心産品高。爲瞭降低噪聲, 鐵心串聯電抗器的磁密選取一般比同容量變壓器的磁密要低一些。目前, 由於電抗器制造水平的提高, 單台容量小於l000kvar産品的噪聲基本可以控制在60dB以下。空心産品爲一個經樹脂浸潤, 後整體固化的線圈, 由於其沒有鐵心
、連接部件少、結構整體性好, 因此噪聲比同容量的鐵心産品要低。

   5.磁污染及安裝(zhuāng)環(huán)境

   鐵心串聯電抗器,由於鐵心的存在使得絕大數多磁力線被控制在鐵心中,漏磁少,一般不會對周圍産生電磁污染,不會影響一些控制設備的正常工作。但是空心産品其無閉合磁回路,磁場發散嚴重, 對周圍有較強的電磁污染。一般在1.7倍電抗器線圈外徑範圍内不允許有金屬閉合回路, 不允許安裝金屬栅欄。絕不允許将空心串聯電抗器安裝於封閉的金屬外殼内。

   由於空心串聯電抗器對外界磁場幹擾嚴重,對電子産品影響較大,需遠離居民區、高層建築, 特别是電子産品使用較多的控制中心。鐵心串聯電抗器占地面積小,對周圍環境沒有太大影響, 适用於高層建築、負荷中心、人員密集和安全性能要求較高的場合。一般安裝於戶内, 配外殼後可安裝於戶外, 安裝簡便, 可靠性高。空心産品占地面積大, 一般爲鐵心産品的2-3倍, 大容量産品一般安裝於戶外。

   6.常見(jiàn)故障

   鐵心串聯電抗器運行故障多爲運行中振動大, 引起緊固件松動、噪聲偏大, 一般隻需對緊固件再次擰緊即可。另外還有鐵心氣隙分布設計不合理引起的局部溫升過高。

   空心串聯電抗器運行故障主要是線圈匝間絕緣擊穿, 造成的匝間短路。其主要原因是局部溫升過高緻使, 絕緣損壞擊穿
、局部放電電弧燒毀、線圈被雨淋時包封表面爬電、過電壓等。

   鐵心串聯電抗器可以進行分解檢修, 隻更換損壞的部件, 而空心串聯電抗器如果線圈包封内部出現故障,通常無法修複, 隻能整體報廢。鐵心串聯電抗器的故障率遠小於空心串聯電抗器, 具有較高的可靠性。

   7.結(jié)語(yǔ)

   鐵心串聯電抗器一般隻能做到35kV電壓等級, 如果電壓再升高, 則成本會大幅度增加, 非常不經濟。空心産品爲多支路並聯結構, 其可以達到110kV電壓等級。雖然鐵芯電抗器的一次性投人較高, 但鐵心串聯電抗器的事故、故障率明顯低於空心産品, 具有可靠性高、占地面積小、損耗小
、可長期運行和成本低等優點。鐵心串聯電抗器的綜合運行成本優於空心串聯電抗器。

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