電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件

電抗器類產(chǎn)品技術(shù)講座

文程

產(chǎn)品原理用途設(shè)計(jì)要點(diǎn)四型號(hào)、規(guī)格、編號(hào)辦法電抗器類產(chǎn)品技術(shù)講座

文程產(chǎn)品原理1一產(chǎn)品原理1.定義

因其電感特性而應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的裝置或器件叫電抗器，也就是常說(shuō)的電感線圈。其中電感L是結(jié)構(gòu)參數(shù)，與電源無(wú)關(guān)；電抗X（X=ωL）與電源有關(guān)。有磁場(chǎng)交變就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)交變也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。在電源的作用下：a.電感L有可能變化。如鐵心磁飽和，非線性材料組成磁路。b.電抗與電源頻率有關(guān)：一產(chǎn)品原理1.定義22.原理

又由可得

（可得磁阻為：）

2.原理3結(jié)論：電感線圈的電感值與線圈匝數(shù)平方、線圈磁路材料導(dǎo)磁率、導(dǎo)磁面積成正比；與磁路長(zhǎng)度成反比。電感線圈的電感值等于匝數(shù)平方除以磁路磁阻。

電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件43.工業(yè)產(chǎn)品要解決的問(wèn)題

簡(jiǎn)要的說(shuō)，在滿足電路對(duì)電抗器的電感值、電抗值的前提下，還要能通過(guò)其所要求的電流以及其它部位的絕緣安全。總之一句話，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理。這樣的電感就包括線性電感、飽和電感、可調(diào)電感、可控電感；電流：長(zhǎng)期電流、短時(shí)電流、動(dòng)熱穩(wěn)定電流、諧波電流分量、直流分量這些因素的不同考慮與電抗器的不同用途有關(guān)

3.工業(yè)產(chǎn)品要解決的問(wèn)題

簡(jiǎn)要的說(shuō)54.分類

并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電抗器、限流電抗器、消弧電抗器、啟動(dòng)電抗器、接地變壓器、平波電抗器、濾波電抗器、TCR并聯(lián)電抗器、阻波器等4.分類并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電抗器、限流電抗器、消弧電抗器6二、用途

電抗器產(chǎn)品主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，還有一些容量較大的電力用戶，如石化、鋼鐵、化工、水廠、自備電場(chǎng)等，還有少量的用于電力電子電路中。SVC用的TCR并抗、濾波電抗器、平波電抗器、啟動(dòng)電抗器都屬于用戶級(jí)，而并抗、串抗、消弧線圈、接地變、限抗多用于電力系統(tǒng)中，大的電力用戶也有使用。用途，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，從物理學(xué)上講，電抗器與電容器作用相反。電容器是無(wú)功發(fā)電機(jī)，充電電源，是無(wú)功電源；而電抗器是無(wú)功用電器，是消耗無(wú)功功率的。由此可知電抗器的作用。二、用途電抗器產(chǎn)品主要應(yīng)用于電力系71.并聯(lián)電抗器

變電站輕載或空載時(shí),由于線路容升效應(yīng)即電容器效應(yīng),無(wú)功發(fā)電機(jī)太多.導(dǎo)致線路末端電壓升高太多,必須使其降低(不降下來(lái)有危害).這時(shí)就增加無(wú)功功率消耗,投入并抗減小電壓升高，有必要時(shí)并抗放在線路中部。所以,其用途是⑴降低工頻電壓升高⑵改善電壓分布及降低線損⑶減小潛供電流(超高壓電路)⑷有利于消除發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁1.并聯(lián)電抗器變電站輕載或空載時(shí),由于線路容升8其基本特性要求:在最高運(yùn)行電壓下可靠運(yùn)行，一般1.1～1.15倍

在一定電壓范圍內(nèi)（140%）電感保持線性

其基本特性要求:在最高運(yùn)行電壓下可靠運(yùn)行，一般1.192.串聯(lián)電抗器

因與并聯(lián)電容器串聯(lián)組成并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置而得名⑴限制合閘涌流和涌流頻率.我們知道電容器電壓不能突變.

意味著合閘瞬間電容電流可能很大(可能時(shí)間長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)壞了).抑制系統(tǒng)電壓畸變。⑵限制諧波放大作用.由于電容器的電流超前于電壓,就相當(dāng)于發(fā)電機(jī).

2.串聯(lián)電抗器因與并聯(lián)電容器串聯(lián)組成并聯(lián)電容器無(wú)10但加上串聯(lián)電抗器后，LC回路的特征阻抗對(duì)高于其諧調(diào)頻率的諧波呈現(xiàn)出感性，變成和負(fù)載一樣，是的消耗器件，都減少了，（③④也就是降低了母線諧波電壓值，抑制了諧波。⑤⑥。）

(忽略r不計(jì))但加上串聯(lián)電抗器后，LC回路的特征阻抗對(duì)高于其諧調(diào)頻113.濾波電抗器

和串聯(lián)電抗器一樣，與電容器組串聯(lián)組成LC回路實(shí)現(xiàn)濾波。簡(jiǎn)單地說(shuō)：調(diào)諧頻率為，低于的諧波包括工頻是無(wú)功電源，高于的諧波是無(wú)功用戶，對(duì)等于的諧波短路，即母線上電壓為零，其他負(fù)荷上的電壓也為零，則諧波電流也為零。從而達(dá)到濾波的效果。

3.濾波電抗器和串聯(lián)電抗器一樣，與電容器組串聯(lián)124.限流電抗器

很簡(jiǎn)單，就是利用電抗器的電抗值，限制線路的短路電流值在一定的可承受范圍內(nèi)，利于故障線路的切除和處理，減少對(duì)前級(jí)設(shè)備和系統(tǒng)的沖擊。例如：XKSCKL-10.5-3000-10,在10.5kV無(wú)窮大系統(tǒng)中，其可以限制系統(tǒng)短路電流在30kA以內(nèi)。4.限流電抗器很簡(jiǎn)單，就是利用電抗器的電抗值，135.消弧線圈

單相對(duì)地后

大于一定的值時(shí)電弧持續(xù)或間歇性電弧，將燒毀設(shè)備，并容易擴(kuò)大為兩相、三相短路事故，也會(huì)導(dǎo)致過(guò)電壓危及系統(tǒng)絕緣。消弧線圈的作用就是減小。自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈接地成套裝置，則是加入自動(dòng)化功能，更準(zhǔn)確，更迅捷。但是有許多的難題，主要是信號(hào)測(cè)量、檢入、判斷的精確度等方面。5.消弧線圈單相對(duì)地后大146.接地變壓器

無(wú)中性點(diǎn)的系統(tǒng)，消弧線圈如何接入呢？接地變就是提供一個(gè)人為的中性點(diǎn)。但是與Y型接法又不同，Y型接法有零序磁通、附加損耗、發(fā)熱現(xiàn)象、阻抗大等問(wèn)題，也影響二次負(fù)荷正常供電，Zn接地變就沒(méi)有上述問(wèn)題，同時(shí)可作為站用變。6.接地變壓器無(wú)中性點(diǎn)的系統(tǒng)，消弧線圈如何接入呢？157.啟動(dòng)電抗器

就是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電流很大，母線電壓下降較多，對(duì)其他負(fù)荷正常運(yùn)行有不利影響，必須減少起動(dòng)電流。有串入電抗器降壓，有通過(guò)自耦變壓器降壓起動(dòng)，有串入轉(zhuǎn)子電阻減小起動(dòng)電流等方法。啟動(dòng)完畢要退出，這個(gè)過(guò)程只有幾秒到幾十秒的時(shí)間。例如一些自來(lái)水廠、礦山、鋼鐵廠、發(fā)電廠等用到大型電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)所。7.啟動(dòng)電抗器就是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電流很大，母線168.平波電抗器

多用于直流整流電路中，電壓低、電流大，整流后直流電壓有較多的交流分量，對(duì)直流負(fù)荷有危害。例如電鍍不均勻。希望負(fù)荷上的直流電壓分量所占比例盡量高，各次交流分量所占比例盡量低。

平波電抗器對(duì)直流分量相當(dāng)于短路，對(duì)交流分量相當(dāng)于大電抗，這就達(dá)到了上述目的。直流電壓分量絕大部分由平波電抗器分壓。陽(yáng)極電抗器作用類似。8.平波電抗器多用于直流整流電路中，電壓低、電179.TCR并抗

變化極大的負(fù)載，如鋼爐，無(wú)功負(fù)荷也由0~100%變化。如果不及時(shí)補(bǔ)償?shù)脑挘到y(tǒng)電壓變化非常大。希望隨時(shí)調(diào)節(jié)電容器輸出。SVC應(yīng)運(yùn)而生。LC回路，圖是工頻無(wú)功補(bǔ)償兼濾波。TCR在可控硅的控制下，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的可調(diào)，達(dá)到目的。9.TCR并抗變化極大的負(fù)載，如鋼爐，無(wú)功負(fù)荷1810.阻波器

阻波器用在超高壓110kV及以上線路的高頻保護(hù)和載波通訊裝置中。阻止高頻信號(hào)進(jìn)入電力系統(tǒng)。限制其在一定范圍內(nèi)，不影響電力系統(tǒng)。

10.阻波器阻波器用在超高壓110kV及以上線19三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電抗器產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要分鐵心產(chǎn)品、空心產(chǎn)品。其中鐵心產(chǎn)品又分變壓器類和電感線圈類。1.產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)

⑴空心電抗器由于無(wú)鐵心來(lái)限制磁路的路徑磁力線在空間發(fā)散，也就是電感線圈完全置于磁場(chǎng)中。磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到了幾百高斯級(jí)，因此電感線圈有較多的渦流損耗。為了限制渦流損耗并使局部溫升得到控制，空心電抗器采用的是小截面圓鋁線多并聯(lián)支路結(jié)構(gòu)。三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)電抗器產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要分鐵20⑵鐵心電抗器

a.變壓器式有接地變、高漏抗消弧線圈、調(diào)容式消弧線圈。接地變與高漏抗消弧線圈就是變壓器，只不過(guò)接地變的一次惻在系統(tǒng)單相對(duì)地故障發(fā)生時(shí)，有短時(shí)的零序電流流過(guò)時(shí)不影響二次負(fù)載的正常用電，干變則除了空載外，一二次容量始終相等；高漏抗消弧線圈的突出特點(diǎn)則是100%短路阻抗的單相三線圈變壓器，低壓短路情況下，高壓側(cè)流過(guò)額定電流時(shí)能可靠運(yùn)行2小時(shí)，第三個(gè)線圈連接濾波裝置以漏除裝置產(chǎn)生的諧波；調(diào)容式消弧線圈則是在二次側(cè)投入不同的電容器來(lái)等效改變阻抗。⑵鐵心電抗器a.變壓器式21變壓器等效電路：

b.鐵心帶氣隙大多數(shù)鐵心電抗器都是這種結(jié)構(gòu)，包括并抗、串抗、起抗、消弧線圈、平波電抗器等。

變壓器等效電路：b.鐵心帶氣隙22()由于相等，所以兩段磁力線的電壓U相等，電流、相差很大，所以可以理解為磁路串聯(lián)相當(dāng)于電氣并聯(lián)，同樣磁路并聯(lián)相當(dāng)于電氣串聯(lián)。由此可以看出基本的設(shè)計(jì)要計(jì)算一些什么內(nèi)容了。

232.設(shè)計(jì)要點(diǎn)

最重要是電抗器產(chǎn)品的電壓等級(jí)、長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流或等效電流、目標(biāo)電抗值三個(gè)方面。其次是回頭校核設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、科學(xué)性，再調(diào)整再校核。

⑴接地變壓器

首先是確定鐵心直徑：初始值

確定匝數(shù)：其中:為初始磁密（T）S為鐵心截面積（

）

選擇導(dǎo)線規(guī)格2.設(shè)計(jì)要點(diǎn)最重要是電抗器產(chǎn)品的電壓等級(jí)、長(zhǎng)期24根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)確定線圈的結(jié)構(gòu)形式

布置計(jì)算線圈的幾何尺寸

計(jì)算變壓器各性能參數(shù)

評(píng)估

調(diào)整（再循環(huán)）

評(píng)估的基本標(biāo)準(zhǔn)是：①各種絕緣距離（可靠性）；②各性能參數(shù)（可靠性）；③外形比例是否協(xié)調(diào)，是否滿足客戶的安裝環(huán)境要求等（科學(xué)性）；④是否還有更經(jīng)濟(jì)且符合要求的方案（經(jīng)濟(jì)性）；⑤是否滿足工藝可行性簡(jiǎn)潔性的要求?？煽啃宰钪匾挠校簻厣?、磁密、、、、等等，、是否能同時(shí)滿足，若同時(shí)滿足是否成本增加太多。

根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)確定線圈的結(jié)構(gòu)形式布置計(jì)算線圈的幾何尺寸計(jì)算25計(jì)算特點(diǎn)由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所致：

（同理得、）

（同理得、）

可得

溫度上升曲線：

其中發(fā)熱時(shí)間常數(shù)

計(jì)算特點(diǎn)由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所致：（同理得、）（同理得26還有一點(diǎn)，考慮到絕緣材料壽命周期是累積效應(yīng)的結(jié)果，F(xiàn)級(jí)平均溫升100K，可長(zhǎng)期運(yùn)行達(dá)30年。因此無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我們確度接地變壓器短時(shí)運(yùn)行溫升可達(dá)115K而不影響產(chǎn)品壽命。還要注意其它類型接地變壓器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，如接、接、接三線圈式、單相接地變壓器等。中性點(diǎn)10S電流計(jì)算按GB1094.5。

⑵串聯(lián)電抗器

①確定電抗器的額定值；②

確定鐵心直徑；③

確定線規(guī)，設(shè)計(jì)線圈；④計(jì)算電抗、設(shè)計(jì)氣隙和鐵餅分布；⑤評(píng)估（溫升為1.35倍電流下）；⑥調(diào)整特點(diǎn)：①線圈類似變壓器低壓線圈，但運(yùn)行工況不同，有沖擊；②鐵心漏磁大于變壓器，因此要盡量減少線圈等的渦流損耗等。變壓器中能用的大截面線規(guī)盡量不在鐵心電抗器中使用。③由于氣隙的存在，磁場(chǎng)畸變嚴(yán)重，大型鐵心按輻射扇形餅形式制作。④雷電沖擊的考慮、設(shè)計(jì)。

還有一點(diǎn)，考慮到絕緣材料壽命周期是累積效應(yīng)的結(jié)果，F(xiàn)27⑶消弧線圈

消弧線圈有調(diào)匝式、調(diào)容式及單相高漏抗變壓器式。調(diào)匝式就是通過(guò)改變線圈的匝數(shù)來(lái)改變電抗；調(diào)容式就是在二次線圈上投入不同容量的電容器來(lái)改變電抗器的等效阻抗；單相高漏抗變壓器式消弧線圈則是單相變壓器，它通過(guò)調(diào)節(jié)連接在低壓側(cè)首末兩端的可控硅的導(dǎo)通角來(lái)調(diào)節(jié)電抗器的等效阻抗由額定阻抗到空載激磁阻抗之間變化。其各自的設(shè)計(jì)特點(diǎn)有：調(diào)匝式的橋接（分接頭）達(dá)到調(diào)感的目的。由于各檔的電流大小不同，所用的線規(guī)也會(huì)改變。各檔的電抗高度不同；調(diào)容式消弧線圈注意內(nèi)外線圈最大電流不同時(shí)工況的溫升校核；高漏抗消弧線圈則是渦流損耗較大，但有很多不在線圈中。⑶消弧線圈消弧線圈有調(diào)匝式、調(diào)容式及單相高漏抗28⑷起動(dòng)電抗器

起動(dòng)電抗器的選型實(shí)際上歸結(jié)為我們?cè)鯓咏⒂?jì)算所需的等效電路，以及選用起動(dòng)電抗器所要達(dá)到的目的是什么。是保持母線電壓還是降低起動(dòng)電流到某一確定值，還是兩者都有要求。起動(dòng)電抗器只有電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中通電運(yùn)行，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后自動(dòng)退出運(yùn)行。因此起動(dòng)電抗器為短時(shí)運(yùn)行方式，校驗(yàn)短時(shí)繞組溫升（基本上是絕熱溫升計(jì)算）120S不超過(guò)150K。因此，起動(dòng)電抗器線圈電密、磁密均較高。起動(dòng)電抗器連續(xù)兩次起動(dòng)，每次不超過(guò)60S，后第三次起動(dòng)必須120min之后才行。

⑷起動(dòng)電抗器起動(dòng)電抗器的選型實(shí)際上歸結(jié)為我們?cè)鯓?9⑸并聯(lián)電抗器

并聯(lián)電抗器線圈與干變比較，注意其線規(guī)不能太大，其溫升應(yīng)在最大連續(xù)運(yùn)行電壓下考核，即長(zhǎng)期過(guò)載能力有要求，通常1.1~1.2倍。與串抗比較，其線圈端電壓高十幾倍，相同容量的電流小許多。鐵心部分與串抗等同樣設(shè)計(jì)。但是并抗通常容量大、個(gè)體大、重量大。

⑹平波電抗器

平波電抗器我們很少，幾乎沒(méi)有生產(chǎn)，但其設(shè)計(jì)要注意。要使其正常發(fā)揮作用，必須使其在紋波電流和直流分量同時(shí)作用下鐵心磁路不會(huì)飽和。線圈電流以直流分量為準(zhǔn)。⑸并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器線圈與干變比較，注意其線30⑺空心電抗器設(shè)計(jì)

①基礎(chǔ)知識(shí)A.空心電抗器的優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)的油浸式鐵心電力電抗器及水泥電抗器來(lái)講，空心電抗器具有重量輕、電感線性度好、機(jī)械強(qiáng)度高、噪音低、抗短路沖擊能力強(qiáng)；更為突出的是干式空心電抗器可以常年置于戶外環(huán)境下而無(wú)需檢修；此外由于采用了阻燃材料，干式空心電抗器對(duì)防火無(wú)嚴(yán)格的要求，可以減少電站及其安裝場(chǎng)地的基建投資；同時(shí)干式空心電抗器比水泥電抗器損耗更小、體積更小。空心電抗器的基本結(jié)構(gòu)形式如圖所示。它實(shí)際是由多層同軸線圈并聯(lián)而成。為了散熱的原因，這些線圈又被分成了數(shù)組，每組構(gòu)成一個(gè)包封。星形架的設(shè)置最大限度的完成了分?jǐn)?shù)匝的繞制。完成了線圈的支撐與放置。

⑺空心電抗器設(shè)計(jì)①基礎(chǔ)知識(shí)31由于層與層及匝與匝之間有強(qiáng)烈的互感存在，這種電抗器的設(shè)計(jì)計(jì)算非常復(fù)雜，幾乎無(wú)法由人工來(lái)完成，必須由計(jì)算機(jī)完成。所以計(jì)算機(jī)未普遍應(yīng)用之前，這種電抗器沒(méi)有得到廣泛的開(kāi)發(fā)。

B.電感互感計(jì)算根據(jù)電磁學(xué)中的公式（Neurrann公式）及微分學(xué)原理，不難得出圖中所示半徑分別為、，高度分別為、，單位長(zhǎng)度匝數(shù)分別為、，中心距離為S的同軸等壁螺線管之間的互感為：由于層與層及匝與匝之間有強(qiáng)烈的互感存在，這種電抗器的32其中:

函數(shù)

由上式出發(fā)，可以求得高度為H，半徑為R，單位長(zhǎng)度匝數(shù)為N的薄壁螺線管的自感為：

只要計(jì)算和的值就可以了。由計(jì)算機(jī)完成。有了上述計(jì)算，那么每一層每一包封及其相互之間的互感都可以計(jì)算出，并調(diào)整，就可以設(shè)計(jì)上述空心電抗器了。其中:函數(shù)由上式出發(fā)，可以求得高度為H，半徑為R33C.手工設(shè)計(jì)空心電抗器，設(shè)計(jì)計(jì)算程序

a.由線圈繞制的單層圓筒式線圈的電感（mH）式中：n……線圈匝數(shù)D……線圈平均直徑（cm）K……D/h的函數(shù)h……線圈高度b.由圓線繞制的多層圓筒式線圈的電感當(dāng)h>D時(shí)：（mH）當(dāng)h<D時(shí)：（mH）

式中：b……線圈輻向尺寸c……h(huán)/b的函數(shù)C.手工設(shè)計(jì)空心電抗器，設(shè)計(jì)計(jì)算程序a.由線圈繞制的單層圓34c.由扁線繞制的單餅式線圈的電感（mH）式中……b/D的函數(shù)

空心電抗器設(shè)計(jì)軟件就是要解決上述設(shè)計(jì)的計(jì)算問(wèn)題。根據(jù)產(chǎn)品工況及可靠性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性等邊界條件輸出設(shè)計(jì)結(jié)果。軟件從解電壓方程入手，不斷的調(diào)整設(shè)計(jì)方案，包括層數(shù)、線規(guī)、內(nèi)徑、高度、包封數(shù)等等。

②設(shè)計(jì)軟件介紹c.由扁線繞制的單餅式線圈的電感空心電抗器設(shè)計(jì)軟35……

……

如果用電感表示則：電抗…………如果用電感表示則：電抗36

①

小電阻接地成套裝置DZC電阻器10S額定電流A電壓等級(jí)kV結(jié)構(gòu)特征（共箱式：G；分立式：F）成型固體絕緣接地變相數(shù)（單相：D；三相：S）

小電阻接地成套裝置

37電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件38電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件39電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件40電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件41電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件42電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件43演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！44電抗器類產(chǎn)品技術(shù)講座

文程

產(chǎn)品原理用途設(shè)計(jì)要點(diǎn)四型號(hào)、規(guī)格、編號(hào)辦法電抗器類產(chǎn)品技術(shù)講座

文程產(chǎn)品原理45一產(chǎn)品原理1.定義

因其電感特性而應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的裝置或器件叫電抗器，也就是常說(shuō)的電感線圈。其中電感L是結(jié)構(gòu)參數(shù)，與電源無(wú)關(guān)；電抗X（X=ωL）與電源有關(guān)。有磁場(chǎng)交變就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)交變也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。在電源的作用下：a.電感L有可能變化。如鐵心磁飽和，非線性材料組成磁路。b.電抗與電源頻率有關(guān)：一產(chǎn)品原理1.定義462.原理

又由可得

（可得磁阻為：）

2.原理47結(jié)論：電感線圈的電感值與線圈匝數(shù)平方、線圈磁路材料導(dǎo)磁率、導(dǎo)磁面積成正比；與磁路長(zhǎng)度成反比。電感線圈的電感值等于匝數(shù)平方除以磁路磁阻。

電抗器類產(chǎn)品技術(shù)原理課件483.工業(yè)產(chǎn)品要解決的問(wèn)題

簡(jiǎn)要的說(shuō)，在滿足電路對(duì)電抗器的電感值、電抗值的前提下，還要能通過(guò)其所要求的電流以及其它部位的絕緣安全?？傊痪湓?，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理。這樣的電感就包括線性電感、飽和電感、可調(diào)電感、可控電感；電流：長(zhǎng)期電流、短時(shí)電流、動(dòng)熱穩(wěn)定電流、諧波電流分量、直流分量這些因素的不同考慮與電抗器的不同用途有關(guān)

3.工業(yè)產(chǎn)品要解決的問(wèn)題

簡(jiǎn)要的說(shuō)494.分類

并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電抗器、限流電抗器、消弧電抗器、啟動(dòng)電抗器、接地變壓器、平波電抗器、濾波電抗器、TCR并聯(lián)電抗器、阻波器等4.分類并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電抗器、限流電抗器、消弧電抗器50二、用途

電抗器產(chǎn)品主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，還有一些容量較大的電力用戶，如石化、鋼鐵、化工、水廠、自備電場(chǎng)等，還有少量的用于電力電子電路中。SVC用的TCR并抗、濾波電抗器、平波電抗器、啟動(dòng)電抗器都屬于用戶級(jí)，而并抗、串抗、消弧線圈、接地變、限抗多用于電力系統(tǒng)中，大的電力用戶也有使用。用途，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，從物理學(xué)上講，電抗器與電容器作用相反。電容器是無(wú)功發(fā)電機(jī)，充電電源，是無(wú)功電源；而電抗器是無(wú)功用電器，是消耗無(wú)功功率的。由此可知電抗器的作用。二、用途電抗器產(chǎn)品主要應(yīng)用于電力系511.并聯(lián)電抗器

變電站輕載或空載時(shí),由于線路容升效應(yīng)即電容器效應(yīng),無(wú)功發(fā)電機(jī)太多.導(dǎo)致線路末端電壓升高太多,必須使其降低(不降下來(lái)有危害).這時(shí)就增加無(wú)功功率消耗,投入并抗減小電壓升高，有必要時(shí)并抗放在線路中部。所以,其用途是⑴降低工頻電壓升高⑵改善電壓分布及降低線損⑶減小潛供電流(超高壓電路)⑷有利于消除發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁1.并聯(lián)電抗器變電站輕載或空載時(shí),由于線路容升52其基本特性要求:在最高運(yùn)行電壓下可靠運(yùn)行，一般1.1～1.15倍

在一定電壓范圍內(nèi)（140%）電感保持線性

其基本特性要求:在最高運(yùn)行電壓下可靠運(yùn)行，一般1.1532.串聯(lián)電抗器

因與并聯(lián)電容器串聯(lián)組成并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置而得名⑴限制合閘涌流和涌流頻率.我們知道電容器電壓不能突變.

意味著合閘瞬間電容電流可能很大(可能時(shí)間長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)壞了).抑制系統(tǒng)電壓畸變。⑵限制諧波放大作用.由于電容器的電流超前于電壓,就相當(dāng)于發(fā)電機(jī).

2.串聯(lián)電抗器因與并聯(lián)電容器串聯(lián)組成并聯(lián)電容器無(wú)54但加上串聯(lián)電抗器后，LC回路的特征阻抗對(duì)高于其諧調(diào)頻率的諧波呈現(xiàn)出感性，變成和負(fù)載一樣，是的消耗器件，都減少了，（③④也就是降低了母線諧波電壓值，抑制了諧波。⑤⑥。）

(忽略r不計(jì))但加上串聯(lián)電抗器后，LC回路的特征阻抗對(duì)高于其諧調(diào)頻553.濾波電抗器

和串聯(lián)電抗器一樣，與電容器組串聯(lián)組成LC回路實(shí)現(xiàn)濾波。簡(jiǎn)單地說(shuō)：調(diào)諧頻率為，低于的諧波包括工頻是無(wú)功電源，高于的諧波是無(wú)功用戶，對(duì)等于的諧波短路，即母線上電壓為零，其他負(fù)荷上的電壓也為零，則諧波電流也為零。從而達(dá)到濾波的效果。

3.濾波電抗器和串聯(lián)電抗器一樣，與電容器組串聯(lián)564.限流電抗器

很簡(jiǎn)單，就是利用電抗器的電抗值，限制線路的短路電流值在一定的可承受范圍內(nèi)，利于故障線路的切除和處理，減少對(duì)前級(jí)設(shè)備和系統(tǒng)的沖擊。例如：XKSCKL-10.5-3000-10,在10.5kV無(wú)窮大系統(tǒng)中，其可以限制系統(tǒng)短路電流在30kA以內(nèi)。4.限流電抗器很簡(jiǎn)單，就是利用電抗器的電抗值，575.消弧線圈

單相對(duì)地后

大于一定的值時(shí)電弧持續(xù)或間歇性電弧，將燒毀設(shè)備，并容易擴(kuò)大為兩相、三相短路事故，也會(huì)導(dǎo)致過(guò)電壓危及系統(tǒng)絕緣。消弧線圈的作用就是減小。自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈接地成套裝置，則是加入自動(dòng)化功能，更準(zhǔn)確，更迅捷。但是有許多的難題，主要是信號(hào)測(cè)量、檢入、判斷的精確度等方面。5.消弧線圈單相對(duì)地后大586.接地變壓器

無(wú)中性點(diǎn)的系統(tǒng)，消弧線圈如何接入呢？接地變就是提供一個(gè)人為的中性點(diǎn)。但是與Y型接法又不同，Y型接法有零序磁通、附加損耗、發(fā)熱現(xiàn)象、阻抗大等問(wèn)題，也影響二次負(fù)荷正常供電，Zn接地變就沒(méi)有上述問(wèn)題，同時(shí)可作為站用變。6.接地變壓器無(wú)中性點(diǎn)的系統(tǒng)，消弧線圈如何接入呢？597.啟動(dòng)電抗器

就是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電流很大，母線電壓下降較多，對(duì)其他負(fù)荷正常運(yùn)行有不利影響，必須減少起動(dòng)電流。有串入電抗器降壓，有通過(guò)自耦變壓器降壓起動(dòng)，有串入轉(zhuǎn)子電阻減小起動(dòng)電流等方法。啟動(dòng)完畢要退出，這個(gè)過(guò)程只有幾秒到幾十秒的時(shí)間。例如一些自來(lái)水廠、礦山、鋼鐵廠、發(fā)電廠等用到大型電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)所。7.啟動(dòng)電抗器就是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電流很大，母線608.平波電抗器

多用于直流整流電路中，電壓低、電流大，整流后直流電壓有較多的交流分量，對(duì)直流負(fù)荷有危害。例如電鍍不均勻。希望負(fù)荷上的直流電壓分量所占比例盡量高，各次交流分量所占比例盡量低。

平波電抗器對(duì)直流分量相當(dāng)于短路，對(duì)交流分量相當(dāng)于大電抗，這就達(dá)到了上述目的。直流電壓分量絕大部分由平波電抗器分壓。陽(yáng)極電抗器作用類似。8.平波電抗器多用于直流整流電路中，電壓低、電619.TCR并抗

變化極大的負(fù)載，如鋼爐，無(wú)功負(fù)荷也由0~100%變化。如果不及時(shí)補(bǔ)償?shù)脑?，系統(tǒng)電壓變化非常大。希望隨時(shí)調(diào)節(jié)電容器輸出。SVC應(yīng)運(yùn)而生。LC回路，圖是工頻無(wú)功補(bǔ)償兼濾波。TCR在可控硅的控制下，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的可調(diào)，達(dá)到目的。9.TCR并抗變化極大的負(fù)載，如鋼爐，無(wú)功負(fù)荷6210.阻波器

阻波器用在超高壓110kV及以上線路的高頻保護(hù)和載波通訊裝置中。阻止高頻信號(hào)進(jìn)入電力系統(tǒng)。限制其在一定范圍內(nèi)，不影響電力系統(tǒng)。

10.阻波器阻波器用在超高壓110kV及以上線63三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電抗器產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要分鐵心產(chǎn)品、空心產(chǎn)品。其中鐵心產(chǎn)品又分變壓器類和電感線圈類。1.產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)

⑴空心電抗器由于無(wú)鐵心來(lái)限制磁路的路徑磁力線在空間發(fā)散，也就是電感線圈完全置于磁場(chǎng)中。磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到了幾百高斯級(jí)，因此電感線圈有較多的渦流損耗。為了限制渦流損耗并使局部溫升得到控制，空心電抗器采用的是小截面圓鋁線多并聯(lián)支路結(jié)構(gòu)。三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)電抗器產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要分鐵64⑵鐵心電抗器

a.變壓器式有接地變、高漏抗消弧線圈、調(diào)容式消弧線圈。接地變與高漏抗消弧線圈就是變壓器，只不過(guò)接地變的一次惻在系統(tǒng)單相對(duì)地故障發(fā)生時(shí)，有短時(shí)的零序電流流過(guò)時(shí)不影響二次負(fù)載的正常用電，干變則除了空載外，一二次容量始終相等；高漏抗消弧線圈的突出特點(diǎn)則是100%短路阻抗的單相三線圈變壓器，低壓短路情況下，高壓側(cè)流過(guò)額定電流時(shí)能可靠運(yùn)行2小時(shí)，第三個(gè)線圈連接濾波裝置以漏除裝置產(chǎn)生的諧波；調(diào)容式消弧線圈則是在二次側(cè)投入不同的電容器來(lái)等效改變阻抗。⑵鐵心電抗器a.變壓器式65變壓器等效電路：

b.鐵心帶氣隙大多數(shù)鐵心電抗器都是這種結(jié)構(gòu)，包括并抗、串抗、起抗、消弧線圈、平波電抗器等。

變壓器等效電路：b.鐵心帶氣隙66()由于相等，所以兩段磁力線的電壓U相等，電流、相差很大，所以可以理解為磁路串聯(lián)相當(dāng)于電氣并聯(lián)，同樣磁路并聯(lián)相當(dāng)于電氣串聯(lián)。由此可以看出基本的設(shè)計(jì)要計(jì)算一些什么內(nèi)容了。

672.設(shè)計(jì)要點(diǎn)

最重要是電抗器產(chǎn)品的電壓等級(jí)、長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流或等效電流、目標(biāo)電抗值三個(gè)方面。其次是回頭校核設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、科學(xué)性，再調(diào)整再校核。

⑴接地變壓器

首先是確定鐵心直徑：初始值

確定匝數(shù)：其中:為初始磁密（T）S為鐵心截面積（

）

選擇導(dǎo)線規(guī)格2.設(shè)計(jì)要點(diǎn)最重要是電抗器產(chǎn)品的電壓等級(jí)、長(zhǎng)期68根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)確定線圈的結(jié)構(gòu)形式

布置計(jì)算線圈的幾何尺寸

計(jì)算變壓器各性能參數(shù)

評(píng)估

調(diào)整（再循環(huán)）

評(píng)估的基本標(biāo)準(zhǔn)是：①各種絕緣距離（可靠性）；②各性能參數(shù)（可靠性）；③外形比例是否協(xié)調(diào)，是否滿足客戶的安裝環(huán)境要求等（科學(xué)性）；④是否還有更經(jīng)濟(jì)且符合要求的方案（經(jīng)濟(jì)性）；⑤是否滿足工藝可行性簡(jiǎn)潔性的要求?？煽啃宰钪匾挠校簻厣?、磁密、、、、等等，、是否能同時(shí)滿足，若同時(shí)滿足是否成本增加太多。

根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)確定線圈的結(jié)構(gòu)形式布置計(jì)算線圈的幾何尺寸計(jì)算69計(jì)算特點(diǎn)由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所致：

（同理得、）

（同理得、）

可得

溫度上升曲線：

其中發(fā)熱時(shí)間常數(shù)

計(jì)算特點(diǎn)由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所致：（同理得、）（同理得70還有一點(diǎn)，考慮到絕緣材料壽命周期是累積效應(yīng)的結(jié)果，F(xiàn)級(jí)平均溫升100K，可長(zhǎng)期運(yùn)行達(dá)30年。因此無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我們確度接地變壓器短時(shí)運(yùn)行溫升可達(dá)115K而不影響產(chǎn)品壽命。還要注意其它類型接地變壓器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，如接、接、接三線圈式、單相接地變壓器等。中性點(diǎn)10S電流計(jì)算按GB1094.5。

⑵串聯(lián)電抗器

①確定電抗器的額定值；②

確定鐵心直徑；③

確定線規(guī)，設(shè)計(jì)線圈；④計(jì)算電抗、設(shè)計(jì)氣隙和鐵餅分布；⑤評(píng)估（溫升為1.35倍電流下）；⑥調(diào)整特點(diǎn)：①線圈類似變壓器低壓線圈，但運(yùn)行工況不同，有沖擊；②鐵心漏磁大于變壓器，因此要盡量減少線圈等的渦流損耗等。變壓器中能用的大截面線規(guī)盡量不在鐵心電抗器中使用。③由于氣隙的存在，磁場(chǎng)畸變嚴(yán)重，大型鐵心按輻射扇形餅形式制作。④雷電沖擊的考慮、設(shè)計(jì)。

還有一點(diǎn)，考慮到絕緣材料壽命周期是累積效應(yīng)的結(jié)果，F(xiàn)71⑶消弧線圈

消弧線圈有調(diào)匝式、調(diào)容式及單相高漏抗變壓器式。調(diào)匝式就是通過(guò)改變線圈的匝數(shù)來(lái)改變電抗；調(diào)容式就是在二次線圈上投入不同容量的電容器來(lái)改變電抗器的等效阻抗；單相高漏抗變壓器式消弧線圈則是單相變壓器，它通過(guò)調(diào)節(jié)連接在低壓側(cè)首末兩端的可控硅的導(dǎo)通角來(lái)調(diào)節(jié)電抗器的等效阻抗由額定阻抗到空載激磁阻抗之間變化。其各自的設(shè)計(jì)特點(diǎn)有：調(diào)匝式的橋接（分接頭）達(dá)到調(diào)感的目的。由于各檔的電流大小不同，所用的線規(guī)也會(huì)改變。各檔的電抗高度不同；調(diào)容式消弧線圈注意內(nèi)外線圈最大電流不同時(shí)工況的溫升校核；高漏抗消弧線圈則是渦流損耗較大，但有很多不在線圈中。⑶消弧線圈消弧線圈有調(diào)匝式、調(diào)容式及單相高漏抗72⑷起動(dòng)電抗器

起動(dòng)電抗器的選型實(shí)際上歸結(jié)為我們?cè)鯓咏⒂?jì)算所需的等效電路，以及選用起動(dòng)電抗器所要達(dá)到的目的是什么。是保持母線電壓還是降低起動(dòng)電流到某一確定值，還是兩者都有要求。起動(dòng)電抗器只有電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中通電運(yùn)行，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后自動(dòng)退出運(yùn)行。因此起動(dòng)電抗器為短時(shí)運(yùn)行方式，校驗(yàn)短時(shí)繞組溫升（基本上是絕熱溫升計(jì)算）120S不超過(guò)150K。因此，起動(dòng)電抗器線圈電密、磁密均較高。起動(dòng)電抗器連續(xù)兩次起動(dòng)，每次不超過(guò)60S，后第三次起動(dòng)必須120min之后才行。

⑷起動(dòng)電抗器起動(dòng)電抗器的選型實(shí)際上歸結(jié)為我們?cè)鯓?3⑸并聯(lián)電抗器

并聯(lián)電抗器線圈與干變比較，注意其線規(guī)不能太大，其溫升應(yīng)在最大連續(xù)運(yùn)行電壓下考核，即長(zhǎng)期過(guò)載能力有要求，通常1.1~1.2倍。與串抗比較，其線圈端電壓高十幾倍，相同容量的電流小許多。鐵心部分與串抗等同樣設(shè)計(jì)。但是并抗通常容量大、個(gè)體大、重量大。

⑹平波電抗器

平波電抗器我們很少，幾乎沒(méi)有生產(chǎn)，但其設(shè)計(jì)要注意。要使其正常發(fā)揮作用，必須使其在紋波電流和直流分量同時(shí)作用下鐵心磁路不會(huì)飽和。線圈電流以直流分量為準(zhǔn)。⑸并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器線圈與干變比較，注意其線74⑺空心電抗器設(shè)計(jì)

①基礎(chǔ)知識(shí)A.空心電抗器的優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)的油浸式鐵心電力電抗器及水泥電抗器來(lái)講，空心電抗器具有重量輕、電感線性度好、機(jī)械強(qiáng)度高、噪音低、抗短路沖擊能力強(qiáng)；更為突出的是干式空心電抗器可以常年置于戶外環(huán)境下而無(wú)需檢修；此外由于采用了阻燃材料，干式空心電抗器對(duì)防火無(wú)嚴(yán)格的要求，可以減少電站及其安裝場(chǎng)地的基建投資；同時(shí)干式空心電抗器比水泥電抗器損耗更小、體積更小。空心電抗器的基本結(jié)構(gòu)形式如圖所示。它實(shí)際是由