中頻電源原理及調(diào)節(jié)

1、中頻電源原理及調(diào)試步驟主電路原理本系列中頻電源裝置是采用晶閘管元件，將三相工頻交流電整流為直流，經(jīng)電抗器平波后，成為一個(gè)恒定的直流電流源，再經(jīng)單相逆變橋，把直流電流逆變成一定頻率的單相中頻電流。負(fù)載是由感應(yīng)線圈和補(bǔ)償電容器組成的。聯(lián)接成并聯(lián)諧振電路。詳細(xì)原理圖見(jiàn)主電路圖1200KW/2.6KHz中頻電源原理圖。三相工頻交流電(550V、三相四線制)送至本裝置隔離開(kāi)關(guān)的三個(gè)進(jìn)線端，自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)ZK作為主回路的電源開(kāi)關(guān)。電流檢測(cè)采用電流互感器，該電流信號(hào)被電流互感器及5/0.1A電流變換器二次轉(zhuǎn)換后送到控制電路板KSRL.SCH作為電流閉環(huán)信號(hào)和過(guò)電流保護(hù)信號(hào)?？焖偃蹟嗥髯鳛榭刂齐娐肥Э貢r(shí)的短路保

2、護(hù)。為了減少開(kāi)關(guān)操作過(guò)電壓及由SCR換相時(shí)產(chǎn)生的"毛刺"，在進(jìn)線處設(shè)置了阻容濾波電路及壓敏過(guò)電壓吸收電路。本裝置采用三相橋式全控整流電路，可以獲得較為平滑的電流波形，并且通過(guò)脈沖移相，可實(shí)現(xiàn)拉逆變工作狀態(tài)。三相全控橋式整流電路的工作原理從略。整個(gè)控制電路除逆變末級(jí)觸發(fā)電路板外,做成一塊印刷電路板結(jié)構(gòu),從功能上分為整流觸發(fā)部分、調(diào)節(jié)器部分、逆變部分、啟動(dòng)演算部分。詳細(xì)電路見(jiàn)KSRL.SCH控制電路原理圖。2.1 整流觸發(fā)工作原理這部分電路包括三相同步、數(shù)字觸發(fā)、末級(jí)驅(qū)動(dòng)等電路。觸發(fā)部分采用的是數(shù)字觸發(fā)，具有可靠性高、精度高、調(diào)試容易等特點(diǎn)。數(shù)字觸發(fā)器的特征是用計(jì)(時(shí)鐘脈沖)數(shù)

3、的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)移相,該數(shù)字觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖振蕩器是一種電壓控制振蕩器,輸出脈沖頻率受移相控制電壓Vk的控制,Vk降低,則振蕩頻率升高,而計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)量是固定的(256),計(jì)數(shù)脈沖頻率高,意味著計(jì)一定脈沖數(shù)所需時(shí)間短,也即延時(shí)時(shí)間短,角減小,反之角增大。計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)刻同樣受同步信號(hào)控制,在=0°時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)?，F(xiàn)假設(shè)在某 Vk 值時(shí) , 根據(jù)壓控振蕩器的控制電壓與頻率間的關(guān)系確定輸出振蕩頻率為 25KHZ , 則在計(jì)數(shù)到 256 個(gè)脈沖所需的時(shí)間為 (1/50000)×256=10.2 (mS) ,相當(dāng)于約180°電角度,該觸發(fā)器的計(jì)數(shù)清零脈沖在同步電壓(線電壓)的3

4、0°處,這相當(dāng)于三相全控橋式整流電路的=30°位置,從清零脈沖起,延時(shí)10.2mS產(chǎn)生的輸出觸發(fā)脈沖,接近于三相橋式整流電路某一相晶閘管=150°的位置。如果需要得到準(zhǔn)確的=150°觸發(fā)脈沖,可以略微調(diào)節(jié)一下電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。顯然,有三套相同的觸發(fā)電路,而壓控振蕩器和Vk控制電壓為公用。這樣，在一個(gè)周期中產(chǎn)生6個(gè)相位差60°的觸發(fā)脈沖。數(shù)字觸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定,特別是用HTL或CMOS數(shù)字集成電路,則可以有很強(qiáng)的抗干擾能力。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)到電壓頻率轉(zhuǎn)換器，其輸出頻率隨調(diào)節(jié)器送來(lái)的輸入電壓VK而線性變化。通過(guò)頻率的變化來(lái)控制a角,達(dá)到調(diào)節(jié)功率第目

5、的。三相同步信號(hào)直接由晶閘管的門極引線從主回路的三相進(jìn)線上取得，由內(nèi)部IC進(jìn)行濾波及移相，再經(jīng)6只光電耦合器進(jìn)行電位隔離，獲得6個(gè)相位互差60度、占空比略小于50的矩形波同步信號(hào)輸出。三相同步信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位后，對(duì)電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸出脈沖每計(jì)數(shù)256個(gè)脈沖便輸出一個(gè)延時(shí)脈沖，因計(jì)數(shù)脈沖的頻率是受VK控制的，換句話說(shuō)，VK控制了觸發(fā)脈沖的延時(shí)。計(jì)數(shù)器輸出的脈沖經(jīng)隔離、微分后，變成窄脈沖，送到后級(jí)的IC，它既有同步分頻器功能，亦有定輸出脈寬的功能。輸出的窄脈沖經(jīng)電阻合成為雙窄脈沖，再經(jīng)晶體管放大，驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器輸出。調(diào)節(jié)器部分共設(shè)有四個(gè)調(diào)節(jié)器:中頻電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、阻抗調(diào)節(jié)器、逆變角調(diào)節(jié)

6、器。其中電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器,組成常規(guī)的電流、電壓雙閉環(huán)系統(tǒng),在啟動(dòng)和運(yùn)行的整個(gè)階段，電流環(huán)始終參與工作，而電壓環(huán)僅工作于運(yùn)行階段;另一阻抗調(diào)節(jié)器,從輸入上看,它與電流調(diào)節(jié)器的輸入完全是并聯(lián)的關(guān)系,區(qū)別僅在于阻抗調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋系數(shù)較電流調(diào)節(jié)器的略大,再者就是電流調(diào)節(jié)器的輸出控制的是整流橋的輸出直流電壓,而阻抗調(diào)節(jié)器的輸出控制的是中頻電壓與直流電壓的比例關(guān)系,即逆變功率因數(shù)角。調(diào)節(jié)器電路的工作過(guò)程可以分為兩種情況:一種是在直流電壓沒(méi)有達(dá)到最大值的時(shí)候,由于阻抗調(diào)節(jié)器的反饋系數(shù)略大,阻抗調(diào)節(jié)器的給定小于反饋,阻抗調(diào)節(jié)器便工作于限幅狀態(tài),對(duì)應(yīng)的為最小逆變角,此時(shí)可以認(rèn)為阻抗調(diào)節(jié)器不起作用,系統(tǒng)完全

7、是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流雙閉環(huán)系統(tǒng);另一種情況是直流電壓已經(jīng)達(dá)到最大值,電流調(diào)節(jié)器開(kāi)始限幅,不再起作用,電壓調(diào)節(jié)器的輸出增加,而反饋電流卻不變化,對(duì)阻抗調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō),當(dāng)反饋電流信號(hào)比給定電流略小時(shí),阻抗調(diào)節(jié)器便退出限幅,開(kāi)始工作,調(diào)節(jié)逆變角調(diào)節(jié)器的角給定值,使輸出的中頻電壓增加,直流電流也隨之增加,達(dá)到新的平衡。此時(shí),就只有電壓調(diào)節(jié)器與阻抗調(diào)節(jié)器工作,R 的繼續(xù)增大,直至到最大逆變角。逆變角調(diào)節(jié)器使逆變橋能在某一角下穩(wěn)定的工作。本電路逆變觸發(fā)部分,采用的是掃頻式零壓軟起動(dòng),由于自動(dòng)調(diào)頻的需要,雖然逆變電路采用的是自勵(lì)工作方式,控制信號(hào)也是取自負(fù)載端,但是主回路上無(wú)需附加起動(dòng)電路,不需要預(yù)充磁或預(yù)充

8、電的啟動(dòng)過(guò)程,因此,主回路得以簡(jiǎn)化,但隨之帶來(lái)的問(wèn)題是控制電路較為復(fù)雜。起動(dòng)過(guò)程大致是這樣的,在逆變電路起動(dòng)前,先以一個(gè)高于槽路諧振頻率的它激信號(hào)去觸發(fā)逆變晶閘管,當(dāng)電路檢測(cè)到主回路直流電流時(shí),便控制它激信號(hào)的頻率從高向低掃描,當(dāng)它激信號(hào)頻率下降到接近槽路諧振頻率時(shí),中頻電壓便建立起來(lái),并反饋到自動(dòng)調(diào)頻電路。自動(dòng)調(diào)頻電路一旦投入工作,便停止它激信號(hào)的頻率掃描,轉(zhuǎn)由自動(dòng)調(diào)頻電路控制逆變引前角，使設(shè)備進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。若一次起動(dòng)不成功,即自動(dòng)調(diào)頻電路沒(méi)有抓住中頻電壓反饋信號(hào),此時(shí),它激信號(hào)便會(huì)一直掃描到最低頻率,重復(fù)起動(dòng)電路一旦檢測(cè)到它激信號(hào)進(jìn)入最低頻段,便進(jìn)行一次再起動(dòng),把它激信號(hào)再推到最高頻率,重

9、新掃描一次,直至起動(dòng)成功。重復(fù)起動(dòng)的周期約為0.5秒鐘,完成一次起動(dòng)到滿功率運(yùn)行的時(shí)間不超過(guò)1秒鐘。過(guò)電流保護(hù)信號(hào)送到過(guò)電流截止觸發(fā)器，封鎖觸發(fā)脈沖(或拉逆變)；驅(qū)動(dòng)“過(guò)流”指示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器。過(guò)電流觸發(fā)器動(dòng)作后，只有通過(guò)復(fù)位或關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)進(jìn)行“上電復(fù)位”，方可再次運(yùn)行。可調(diào)節(jié)電位器整定過(guò)流電平。 當(dāng)三相交流輸入缺相時(shí)，本控制板能對(duì)電源實(shí)現(xiàn)保護(hù)和指示。一旦出現(xiàn)“缺相”故障時(shí)，除了封鎖觸發(fā)脈沖外，還驅(qū)動(dòng)“缺相”指示燈及報(bào)警繼電器。 為了使控制電路能夠更可靠準(zhǔn)確的運(yùn)行，控制電路上還設(shè)置了啟動(dòng)定時(shí)器和控制電源欠壓檢測(cè)保護(hù)。在開(kāi)機(jī)的瞬間，控制電路的工作是不穩(wěn)定的，設(shè)置一個(gè)三秒鐘左右的定時(shí)器，待定

10、時(shí)后，才容許輸出觸發(fā)脈沖。若由于某種原因造成控制板上直流供電電壓過(guò)低，穩(wěn)壓器不能穩(wěn)壓，亦會(huì)使控制出錯(cuò)。設(shè)置一個(gè)欠壓檢測(cè)電路，當(dāng)VCC電壓低于12.5V時(shí)便封鎖觸發(fā)脈沖，防止不正確的觸發(fā)。 過(guò)電壓截止觸發(fā)器，封鎖整流橋觸發(fā)脈沖(或拉逆變)；驅(qū)動(dòng)“過(guò)壓”指示燈亮和驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器。使過(guò)壓保護(hù)振蕩器起振，逆變橋直通保護(hù)。過(guò)電壓觸發(fā)器動(dòng)作后，也象過(guò)流觸發(fā)器一樣,只有通過(guò)復(fù)位信號(hào)或通過(guò)關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)進(jìn)行“上電復(fù)位”，方可再次運(yùn)行?？烧{(diào)節(jié)電位器整定過(guò)壓電平。偶爾的水壓低，只要不超過(guò)8S控制系統(tǒng)可不作反應(yīng)，中頻電源不必停止。最大限度地保證了中頻電源工作的連續(xù)性。整個(gè)控制系統(tǒng)采用數(shù)字器件硬件組成，不含有軟件程序控

11、制部分?？刂葡到y(tǒng)單板構(gòu)成，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)試簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠具有功率輸出特點(diǎn)?？煽毓柚蓄l電源的調(diào)試前進(jìn)行那些檢查？安裝情況的檢查：調(diào)試前必須詳細(xì)檢查脫焊之處，有無(wú)短路相碰的地方。非等電位的裸線不得有平爐殼或相接。內(nèi)接地線是否接牢，總接地線必須接牢。其接地線采用銅芯截面積不得小于55平方毫米。機(jī)殼對(duì)地電阻在電阻乘1的擋上測(cè)時(shí)應(yīng)為零。三相進(jìn)線由低壓盤進(jìn)來(lái)時(shí)避免與機(jī)殼接觸，尤其是不要三相電纜從捆綁的形式靠在機(jī)殼上，這樣損失電能。 電氣絕緣檢查：中頻電源在接通冷卻水前應(yīng)檢查整個(gè)系統(tǒng)的電氣絕緣情況。詳細(xì)登陸：用1000V或2500V兆歐表（俗稱搖表）檢查主電路及控制電路的絕緣前應(yīng)把晶閘管和印刷板與電路斷開(kāi)。用

12、兆歐表的一個(gè)測(cè)試端接中頻電源的箱殼，另一測(cè)試端接母線或控制電路，其絕緣電阻應(yīng)達(dá)到工業(yè)電氣設(shè)備的絕緣標(biāo)準(zhǔn)。中頻電熱電容器的外殼、感應(yīng)加熱線圈與中頻電源箱殼的絕緣電阻值同樣應(yīng)滿足絕緣標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于已流通過(guò)冷地水的只能用萬(wàn)用表的1檔量程來(lái)檢查絕緣電阻。整流部分主回路對(duì)箱殼的絕緣電阻應(yīng)大于100K，逆變部分主回路對(duì)箱殼的絕緣電阻應(yīng)大于30k。水冷卻換爐開(kāi)關(guān)，感應(yīng)線圈、水冷電纜的對(duì)大地的絕緣電阻應(yīng)大于10。熔煉爐應(yīng)待烘干爐襯后測(cè)試。緊固件檢查：中頻電源裝置的容量較大，在大電流下運(yùn)行時(shí)，若回路中緊固件松動(dòng)或脫開(kāi)，在回路電感中會(huì)產(chǎn)生很高的自感電勢(shì)而危及主電路安全運(yùn)行、損壞元器件。應(yīng)檢查銅母線聯(lián)接處的螺栓緊固

13、情況，特別是負(fù)載電路，因其電流更大，工作時(shí)發(fā)熱，停機(jī)時(shí)冷卻，膨脹、收縮情況下更易松動(dòng)。有些現(xiàn)場(chǎng)故障就是出自這些原因。在緊固中頻電容器主接線柱時(shí)，應(yīng)用兩只扳手分別同時(shí)均勻緊固，以免主接線柱外套與箱殼焊接處松動(dòng)而造成漏油損壞。此外，應(yīng)檢查全部電氣聯(lián)接的緊固件及焊點(diǎn)。冷卻水路檢查：檢查冷卻水在各部位的進(jìn)出是否暢通，冷卻水管道、分支、元器件的聯(lián)接處是否有漏水、滲水現(xiàn)象、觀察塑質(zhì)水管是否折壓、彎癟等有礙水路暢通現(xiàn)象。中頻電源的水路聯(lián)接應(yīng)按同電位原則相串聯(lián)，特別是當(dāng)水質(zhì)不理想時(shí)。同電位相串聯(lián)的水路聯(lián)接。若有個(gè)別支路必須作不同電位相串聯(lián)時(shí)，其支路冷卻水塑質(zhì)管應(yīng)有1.2m以上的長(zhǎng)度。晶閘管漏水或凝露會(huì)引發(fā)故障

14、,必須及時(shí)消除之。中頻電源發(fā)熱量怎么計(jì)算你可以按中頻電源的功率進(jìn)行估算，大體的估算公式是：電源功率*0.15*860800Kw中頻電爐需要選多大截面的銅芯電纜？800KW的功率,用的是三相還是單相,電壓是多少?才能確定電流,進(jìn)而選擇電纜! 答:每相功率800/3=266KW,每相電流266KW/380V=700A,銅線每方負(fù)荷電流在6-8A,因此銅線截面積在100方左右,即直徑約11毫米的三相四線500V以上的電力電纜;中頻電流也在800KW/1500V=533A上,可按每方10安設(shè)計(jì)電纜,即出線電纜用不低于50方和2000V以上的電力電纜!晶閘管中頻電源整流的觸發(fā)脈沖調(diào)試需什么步驟合上控制回

15、路電源（此時(shí)不合主電源）。查看各控制部分的變壓器是否正常，有否短路、發(fā)熱、冒煙等情況。若正常，再接入穩(wěn)壓電源，查看穩(wěn)壓電源值是否合乎要求。再依次接入整流觸發(fā)、調(diào)節(jié)電路、保護(hù)電路、逆變觸發(fā)電路的印制電路板，查看相應(yīng)的控制電路表指示值或發(fā)光二極管狀態(tài)，判斷電路是否正常工作。 用示波器檢查整流電路中每只晶閘管控制極與陰極之間的觸發(fā)脈沖波形。檢查應(yīng)按晶閘管1-6編號(hào)順序進(jìn)行。按順序每?jī)芍还茏又g兩個(gè)觸發(fā)脈沖的前沿（雙脈沖觸發(fā)制的應(yīng)是第一個(gè)脈沖之間的前沿）相位差應(yīng)是60°（同一只晶閘管控制極的雙脈沖相位差亦是60°）。再看觸發(fā)脈沖寬度是否合乎要求，以及所有觸發(fā)脈沖的幅值平均值的2倍，

16、則應(yīng)檢查該管子的控制極有否開(kāi)路或控制極電阻是否很大。如開(kāi)路或很大，則應(yīng)調(diào)換該管子。若有某只晶閘管的脈沖幅值特別小，也應(yīng)檢查脈沖變壓器一二次側(cè)脈沖或功放管。脈沖變壓器二次側(cè)電路中的防干擾電容器或反并聯(lián)二極管短路也會(huì)出現(xiàn)控制極脈沖幅值極小或無(wú)脈沖。檢查觸發(fā)脈沖應(yīng)直接在晶閘和的控制極上進(jìn)行。什么是中頻加熱電源,它是一種什么樣的裝置,它的原理是什么IGBT逆變中頻感應(yīng)加熱電源，是充分發(fā)揮我廠在電能變換技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，新開(kāi)發(fā)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。最突出的優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)能,總轉(zhuǎn)換率達(dá)85%（配普通爐體、90%配專用爐體）；對(duì)不同爐體（感應(yīng)器）的適應(yīng)性強(qiáng)；最高的性能價(jià)格比。工作原理： 三相電源經(jīng)橋式不控整流后經(jīng)LC濾

17、波，獲得500VDC工作電壓。由于是不控整流，整流二極管始終工作在最大導(dǎo)通角，決定了高功率因數(shù)。 本設(shè)備的核心部分逆變器由大功率IGBT半橋組成。由鎖相環(huán)控制工作頻率，自動(dòng)跟蹤爐體固有頻率及其它參數(shù)的變化，保持IGBT工作在零電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗小，安全區(qū)大。由PWM電路控制輸出功率，由功率檢測(cè)電路組成閉環(huán)控制，本設(shè)備輸出電容與爐體構(gòu)成串聯(lián)形式，而不象一般晶閘管逆變采用并聯(lián)方式。這是由于：串聯(lián)結(jié)構(gòu)更適應(yīng)IGBT的電壓型逆變；爐體引線長(zhǎng)短只改變工作頻率而較少影響效率；更適合電容器的內(nèi)置。當(dāng)然，串聯(lián)結(jié)構(gòu)在空爐時(shí)由于Q值很高會(huì)產(chǎn)生很高的電壓，本設(shè)備由于有良好的限壓控制而得到解決。晶閘管中頻電源是一種靜

18、止變頻裝置，利用晶閘管元件將三相工頻電源變換成單相中頻電源。本裝置對(duì)各種負(fù)載適應(yīng)力強(qiáng)、適用范圍廣，主要應(yīng)用于各種金屬的熔煉、保溫、燒結(jié)、焊接、淬火、回火、透熱、金屬液凈化、熱處理、彎管、以及晶體生長(zhǎng)等。本裝置標(biāo)準(zhǔn)輸出功率系列為：30KW、50KW、100KW、160KW、250KW、350KW、400KW、500KW、750KW、1000KW、1250KW、1500KW、2000KW、2500KW、3000KW、4000KW中頻感應(yīng)電爐的電容燒壞的原因電熱電爐若是出現(xiàn)燒壞，主要原因是以下幾種：1、缺水，中頻電爐在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，可能會(huì)在電容的冷卻管里結(jié)水垢或者進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入雜物堵塞而導(dǎo)致電熱電

19、容過(guò)熱而燒壞。所以在使用過(guò)程中要注意觀察電熱電容冷卻水的流量，若是出現(xiàn)流量異常，就應(yīng)該采用相應(yīng)的措施；2、中頻電壓過(guò)高，中頻電爐在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，若把中頻電爐調(diào)的過(guò)高，高于電熱電容的額定電壓（電熱電容的額定電壓有750V、1200V等常用規(guī)格），會(huì)造成電熱電容過(guò)電壓擊穿。若是出現(xiàn)這種情況，就需要調(diào)低中頻電壓或者把電熱電容換成耐壓等級(jí)高的型號(hào)。3、電熱電容的陰極接地，若是在電爐的使用過(guò)程中，電熱電容出現(xiàn)絕緣不好的情況，就會(huì)發(fā)生電容陰極接地而致使電容外殼擊穿，若是出現(xiàn)這種情況，就需要對(duì)電容柜的絕緣進(jìn)行重新處理電抗器的作用電力網(wǎng)中所采用的電抗器，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)無(wú)導(dǎo)磁材料的空心線圈。它可以根據(jù)需要，布

20、置為垂直、水平和品字形三種裝配形式。在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)值很大的短路電流。如果不加以限制，要保持電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定是非常困難的。因此，為了滿足某些斷路器遮斷容量的要求，常在出線斷路器處串聯(lián)電抗器，增大短路阻抗，限制短路電流。由于采用了電抗器，在發(fā)生短路時(shí)，電抗器上的電壓降較大，所以也起到了維持母線電壓水平的作用，使母線上的電壓波動(dòng)較小，保證了非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。近年來(lái)，在電力系統(tǒng)中，為了消除由高次諧波電壓、電流所引起的電容器故障，在電容器回路中采用串聯(lián)電抗器的方法改變系統(tǒng)參數(shù)，已取得了顯著的效果。 干式空心電抗器的作用和使用壽命1 電抗器的作用1.1 電抗

21、器的限流和濾波作用電網(wǎng)容量的擴(kuò)大，使得系統(tǒng)短路容量的額定值迅速增大。如在500kV變電所的低壓35kV側(cè)， 最大的三相對(duì)稱短路電流有效值已經(jīng)接近50kA。為了限制輸電線路的短路電流，保護(hù)電力設(shè) 備，必須安裝電抗器，電抗器能夠減小短路電流和使短路瞬間系統(tǒng)的電壓保持不變。在電容器回路安裝阻尼電抗器(即串聯(lián)電抗器)，電容器回路投入時(shí)起抑制涌流的作用。同時(shí)與電容器組一起組成諧波回路，起各次諧波的濾波作用。如在500kV變電所35kV無(wú)功補(bǔ)償裝置的電容器回路中，為了限制投入電容器時(shí)的涌流和抑制電力系統(tǒng)的高次諧波，在35kV電容器回路中必須安裝阻尼電抗器，抑制3次諧波時(shí)，采用額定電壓35kV，額定電感量2

22、6.2mH，額定電流350A干式空心單相戶外型阻尼電抗器，它與2.52Mvar電容器對(duì)3次諧波形成諧振回路，即3次諧波濾波回路。同樣，為了抑制5次及以上高次諧波，采用了額定電壓35kV，額定電感量9.2mH，額定電流382A單相戶外型阻尼電抗器，它與2.52Mvar電容器對(duì)5次及以上高次諧波形成諧振回路。起到了抑制高次諧波的作用，需要說(shuō)明的是，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電抗器 GB1022988和IEC28988國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)阻尼電抗器的使用和技術(shù)條件作了規(guī)定。但目前國(guó)內(nèi)有些部門將阻尼電抗器稱為串聯(lián)電抗器，嚴(yán)格來(lái)講是不合適的，因?yàn)樯鲜鰳?biāo)準(zhǔn)中均沒(méi)有串聯(lián)電抗器這個(gè)名稱。1.2 電抗器在無(wú)功補(bǔ)償裝置中的作用隨著我國(guó)

23、500kV電力系統(tǒng)的發(fā)展，以及電氣化鐵路和大型鋼鐵基地的建設(shè)，在大型樞紐變電 所中需要安裝靜止補(bǔ)償裝置的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。靜止補(bǔ)償裝置對(duì)負(fù)載突變的反映速度快(一般響應(yīng)時(shí)間為0.020.04s)，具有平滑的無(wú)功功率和電壓調(diào)節(jié)特性。因此它能夠穩(wěn)定電力系統(tǒng)電壓，有效地補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率系數(shù)，抑制電壓的波動(dòng)，維持電力系統(tǒng)處于三相平衡狀態(tài)，抑制電力系統(tǒng)的次同步振蕩。此外安裝在電力系統(tǒng)樞紐點(diǎn)的靜止補(bǔ)償裝置還能起降低電力系統(tǒng)暫態(tài)超壓的作用。因此各大電網(wǎng)均要求大中型變電站必須安裝電抗器來(lái)補(bǔ)償電容性的無(wú)功功率，做到就地補(bǔ)償，就地平衡，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電抗器是無(wú)功補(bǔ)償裝置的重要組成部分之一，并聯(lián)電抗器

24、用來(lái)提供感抗值消耗電力系統(tǒng)過(guò)剩 的電容性無(wú)功功率，這在電力系統(tǒng)初期輸送功率較小的時(shí)候以及電力系統(tǒng)后期在每日深夜輕負(fù)荷的時(shí)候都是十分必要的。因?yàn)樵谏鲜鰞煞N情況下，輸電線路的無(wú)功功率損耗小，由于電容效應(yīng)，輸電線路產(chǎn)生的無(wú)功功率大于輸電線路消耗的無(wú)功功率，在整個(gè)電力系統(tǒng)中存在剩余的無(wú)功功率(電容性)，必須安裝并聯(lián)電抗器來(lái)消耗這部分剩余的無(wú)功功率，滿足電力系統(tǒng)無(wú)功平衡的需要，維持電力系統(tǒng)的電壓水平。否則電力系統(tǒng)的電壓過(guò)高，無(wú)法安全運(yùn)行。近年來(lái)用減少靜止補(bǔ)償裝置中晶閘管的數(shù)量，來(lái)節(jié)省整個(gè)裝置的投資，有盡可能增大電容器 組(簡(jiǎn)稱TSC)容量和并聯(lián)電抗器組(簡(jiǎn)稱TCR)容量的趨勢(shì)。在有的靜止補(bǔ)償裝置中甚至取

25、消了TSC回路，完全由固定電容器組(簡(jiǎn)稱FC)代替。這樣為了保持靜止補(bǔ)償裝置具有連續(xù)平滑的無(wú)功功率和電壓調(diào)節(jié)特性，就需要加大并聯(lián)電抗器的總?cè)萘?。因此，電抗器的用量將越?lái)越大。串聯(lián)在電容器回路中的阻尼電抗器除起到前面所敘述的限制涌流和高次諧波的作用外，也起 到了無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔谩? 電抗器使用壽命的分析電抗器在額定負(fù)載下長(zhǎng)期正常運(yùn)行的時(shí)間，就是電抗器的使用壽命。電抗器使用壽命由制造 它的材料所決定。制造電抗器的材料有金屬材料和絕緣材料兩大類。金屬材料耐高溫，而絕緣材料長(zhǎng)期在較高的溫度、電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下，會(huì)逐漸失去原有的力學(xué)性能和絕緣性能，例如變脆、機(jī)械強(qiáng)度減弱、電擊穿。這個(gè)漸變的過(guò)程就是絕緣材料的

26、老化。溫度愈高，絕緣材料的力學(xué)性能和絕緣性能減弱得越快；絕緣材料含水分愈多，老化也愈快。電抗器中的絕緣材料要承受電抗器運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)荷和周圍環(huán)境的作用，這些負(fù)荷的總和、強(qiáng)度和作用時(shí)間決定絕緣材料的使用壽命。這些負(fù)荷包括熱性質(zhì)的、機(jī)械性質(zhì)的和電氣性質(zhì)的，周圍環(huán)境的作用指潮濕、化學(xué)污染、灰 塵和各種射線。由于熱作用一方面可以引起化學(xué)變化，如導(dǎo)致絕緣材料原子結(jié)構(gòu)中的鏈斷裂，分子結(jié)構(gòu)改變，分離反應(yīng)和交鏈反應(yīng)；另一方面由于金屬導(dǎo)線和相鄰的絕緣材料間的熱膨脹差別很大，而產(chǎn)生機(jī)械破壞。因電抗器運(yùn)行產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)而引起的機(jī)械負(fù)荷有壓力、拉力、伸展、振動(dòng)。強(qiáng)度太高時(shí)， 絕緣材料會(huì)產(chǎn)生撕裂拉斷，損耗大會(huì)引起發(fā)熱而產(chǎn)

27、生破壞。周圍環(huán)境中對(duì)電抗器起破壞作用的最普遍的是溫度高、溫度波動(dòng)大和相對(duì)濕度大；其次有強(qiáng)光照射、灰塵、細(xì)沙、煙霧等；另外還有生物(如霉菌和細(xì)菌)的影響，以及一些動(dòng)物(如白蟻)的侵害。在此要提一下各種輻射對(duì)絕緣材料均有一定的破壞作用，對(duì)于聚合的絕緣材料輻射分子量增加，或者由于鏈分裂，網(wǎng)狀組織導(dǎo)致破壞。 電抗器運(yùn)行時(shí)，它的使用壽命要受到以上各種負(fù)荷和環(huán)境的影響，其中負(fù)荷和環(huán)境的影響最 大，因此，在保持足夠的機(jī)械和電氣特性下，溫度穩(wěn)定性和熱狀態(tài)均被看作是電抗器設(shè)計(jì)制造質(zhì)量的重要指標(biāo)，溫度穩(wěn)定性和熱狀態(tài)的突出影響是科研人員研究熱負(fù)荷和壽命之間關(guān)系的原因。為此，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局制定了

28、電抗器的IEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。表1為干式空心電抗器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫升限值。從表1可以看出，各種絕緣材料的耐熱溫度與相應(yīng)溫升的差值，隨著絕緣等級(jí)的提高而增大。這是因?yàn)椴捎貌煌蜔岬燃?jí)的絕緣材料制造的電抗器，運(yùn)行時(shí)的溫升限值是不同的。當(dāng)溫升較高時(shí)，電抗器運(yùn)行時(shí)的熱流強(qiáng)度就要增大。一般來(lái)說(shuō)，部件中溫度的分布隨熱流強(qiáng)度的增加而趨于不均勻，其平均溫度與最熱點(diǎn)溫度的差值也增大。電抗器運(yùn)行時(shí)，它的繞組既是導(dǎo)熱介質(zhì)，又是熱源，它的溫度一般來(lái)說(shuō)在空間上總是按一定規(guī)律呈曲線分布。這樣就有了最熱點(diǎn)溫升和平均溫升之分，電抗器的發(fā)熱限度以最熱點(diǎn)溫升為準(zhǔn)，平均溫升是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理和經(jīng)濟(jì)性能好壞的重要指標(biāo)。平均溫升與最熱

29、點(diǎn)溫升之間有一定的規(guī)律性聯(lián)系。可以用平均溫升來(lái)衡量電抗器的發(fā)熱情況，電抗器繞組絕緣的熱壽命和絕緣是否受損應(yīng)由繞組最熱點(diǎn)溫升來(lái)決定，而不是平均溫度來(lái)決定。干式空心電抗器的使用壽命根據(jù)蒙特申格爾(Montsinger)的壽命定律來(lái)計(jì)算TAe- (1)式中 T絕緣材料的使用壽命A常數(shù)(根據(jù)電抗器所用絕緣材料的等級(jí)確定)絕緣材料的溫度對(duì)于蒙特申格爾壽命定律的半對(duì)數(shù)f(lnT)，得到含有方向常數(shù)-1/的直線，該直線如圖所示，這就是繞組的壽命(繞組耐熱等級(jí)為A、B和H)與繞組工作溫度的函數(shù)關(guān)系。圖 A、B和H耐熱等級(jí)絕緣繞組的壽命與繞組運(yùn)行溫度的函數(shù)關(guān)系從式(1)和圖中可以看出，每種絕緣材料都有一個(gè)固定的

30、溫度變化值。在某一統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，若 電抗器的最熱點(diǎn)溫度比所用絕緣材料的最高允許溫度低，則絕緣老化緩慢，壽命延長(zhǎng)。反之，則絕緣老化加快，壽命縮短。對(duì)于電抗器的全部壽命而言，這一壽命的延長(zhǎng)或縮短便構(gòu)成了壽命的補(bǔ)償。每種絕緣材料的壽命減小到一半或壽命增加一倍的溫度變化值是固定不變的。該溫度變化值對(duì)于A級(jí)為8，對(duì)于B級(jí)為810，對(duì)于H級(jí)為12。由于A級(jí)的 8，因而蒙特申格爾壽命定律還稱為8規(guī)則，H級(jí)一般稱為12規(guī)則。我們知道，每種絕緣材料均有其耐熱的絕對(duì)最高溫度(見(jiàn)表2)，當(dāng)超過(guò)其絕對(duì)最高溫度時(shí)， 絕 緣材料將迅速碳化而失去絕緣性能和力學(xué)性能。因此若電抗器經(jīng)常過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，一定要在 訂貨時(shí)與制造廠協(xié)商，在

31、設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中考慮經(jīng)常過(guò)負(fù)荷的工作狀態(tài)。表2 絕緣等級(jí)和絕對(duì)最高溫度的關(guān)系7 電網(wǎng)中含有諧波情況下的無(wú)功補(bǔ)償7.1 對(duì)原有變流器負(fù)荷的補(bǔ)償當(dāng)電網(wǎng)接有諧波源負(fù)載(例如變流器等)時(shí)，不能將補(bǔ)償電容器直接接于電網(wǎng)，因?yàn)殡娙萜髋c電網(wǎng)阻抗形成并聯(lián)諧振回路，在對(duì)諧振頻率進(jìn)行估算時(shí)，可以根據(jù)電網(wǎng)短路功率Sk"和電容器基波補(bǔ)償容量Qc1計(jì)算Vr=F(Qcl/Sk")。在5次諧波頻率下電網(wǎng)具有諧振，并聯(lián)阻抗Xp大大升高，由諧波源發(fā)出的5次諧波電流流入諧振回路后，會(huì)產(chǎn)生很高的諧波電壓，諧波電壓疊加在基波電壓上，導(dǎo)致電壓波形發(fā)生畸變。在電網(wǎng)和電容器之間流動(dòng)的平衡電流可達(dá)諧波源發(fā)出的電流的數(shù)倍，

32、即諧波放大，此時(shí)變壓器和電容器承受大于正常情況的負(fù)荷，特別是電容器，長(zhǎng)期運(yùn)行于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，加速絕緣老化，甚至擊穿爆炸?？梢愿鶕?jù)電網(wǎng)阻抗和電容器容抗預(yù)先計(jì)算出并聯(lián)諧振頻率，調(diào)整電容器容量配置，使并聯(lián)諧振頻率與特征諧波頻率保持一定的距離，避免諧波放大。但是實(shí)際的電網(wǎng)阻抗不為常數(shù)，而時(shí)常處于不斷變化之中，很難完全避開(kāi)諧振，特別當(dāng)電容器分組調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)，情況更為復(fù)雜。當(dāng)需要對(duì)接有諧波源設(shè)備的電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，必須采取技術(shù)措施，將并聯(lián)諧振點(diǎn)移到安全位置，而實(shí)踐證明最可靠的方法就是在電容器回路中串聯(lián)電抗器。7.2 電容器回路串電抗電容器串電抗后形成一個(gè)串聯(lián)諧振回路，在諧振頻率下呈現(xiàn)出很低的阻抗(理論上為0)。

33、如果串聯(lián)諧振頻率與電網(wǎng)特征諧波頻率一致，則成為純?yōu)V波回路。如果只吸收少量諧波，則稱為失諧濾波回路。失諧波回路的主要用途是防止諧波放大，濾波效果不大，回路串聯(lián)諧振頻率通常低于電網(wǎng)的最低次特征諧波頻率，即設(shè)定為基波頻率的3.84.2倍。 工程計(jì)算公式為:電抗器電抗XL=電容器容抗Xc的百分比(X%)或者:電抗器功率QL=電容器基波容量QC的百分比(X%)電抗器電抗或容量一般為電容器容抗或容量的6%7%。在選擇X=6%時(shí)，諧振次數(shù)為V=4.08。失諧濾波回路只吸收少量5次及以上的諧波，諧波源產(chǎn)生的諧波的大部分流入電網(wǎng)，電容器容量根據(jù)預(yù)計(jì)達(dá)到的功率因數(shù)值確定。純?yōu)V波回路的主要用途是吸收諧波，同時(shí)補(bǔ)償基

34、波無(wú)功功率。在串聯(lián)諧振狀態(tài)下，濾波回路的合成阻抗Xs接近于0，因此可對(duì)相關(guān)諧波形成“短路”。在諧振頻率以下濾波回路呈容性，因此能夠輸出容性基波無(wú)功功率以補(bǔ)償感性無(wú)功功率。在諧振頻率以上濾波回路呈感性。由于濾波回路在諧振點(diǎn)以下呈容性，所以在其特征頻率以下又與電網(wǎng)電感形成并聯(lián)諧振回路。如果在這個(gè)頻率范圍內(nèi)沒(méi)有特征諧波，則并聯(lián)諧振對(duì)電網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生危害。設(shè)計(jì)濾波回路時(shí)，應(yīng)從最低次諧波開(kāi)始，例如對(duì)于6脈動(dòng)橋式變流器的諧波，應(yīng)從5次諧波開(kāi)始設(shè)置濾波回路。多個(gè)濾波回路的并聯(lián)諧振頻率。當(dāng)電容器采用形接線，則濾波回路的諧振頻率一般設(shè)定為特征諧波頻率的96%98%，以便平衡電網(wǎng)的頻率波動(dòng)和環(huán)境溫度變化引起的電容量的

35、改變，濾波回路除了輸出基波無(wú)功功率外，還要承受諧波負(fù)荷，多個(gè)不同諧振頻率的濾波器在兩個(gè)過(guò)0點(diǎn)間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)并聯(lián)諧振點(diǎn)。7.3 濾波回路的無(wú)功功率調(diào)節(jié)由于濾波回路的主要任務(wù)是吸收電網(wǎng)諧波，所以限制了對(duì)基波無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的靈活性，只能對(duì)各個(gè)回路進(jìn)行投切，投入的順序?yàn)閺牡痛蔚礁叽?，切除的順序?yàn)閺母叽蔚降痛?。?duì)于容量較大的補(bǔ)償濾波裝置，可以采取純?yōu)V波回路和失諧濾波回路結(jié)合的方法，即純?yōu)V波回路固定運(yùn)行，補(bǔ)償基本負(fù)荷，失諧濾波回路作為調(diào)節(jié)運(yùn)行。對(duì)于低壓諧波裝置，也可以采取多個(gè)同次濾波回路并聯(lián)的方法，但需注意以下兩點(diǎn):a)失諧濾波回路可以并聯(lián)運(yùn)行，用于對(duì)濾波效果沒(méi)有嚴(yán)格要求的場(chǎng)所。b)同次調(diào)諧濾波回路并聯(lián)運(yùn)

36、行會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。在諧振頻率下回路阻抗理論上為0，但實(shí)際上電流不可能在2個(gè)支路間平均分配，其主要原因:由于元件制作誤差、環(huán)境溫度變化、電容器老化和元件容絲的動(dòng)作等因素影響，導(dǎo)致各支路阻抗不為0，并且互有差異。電感和電容的調(diào)諧精度的限制。不可能將兩個(gè)支路的參數(shù)調(diào)得完全一樣。 如果兩個(gè)同次濾波回路中的一個(gè)在特征諧波頻率下呈感性，另一個(gè)呈容性，則會(huì)產(chǎn)生并聯(lián)諧振，使諧波放大。如果經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較需要采用并聯(lián)方式，可以將兩個(gè)支路均調(diào)為在特征諧波頻率下呈感性，即r<v×l，各支路電阻接近，可以較好解決電流分配問(wèn)題，但是濾波效果要降低。如果既要吸收諧波，又要保持調(diào)節(jié)的靈活性，可以采用并聯(lián)支路的方

37、式，即若干個(gè)同次濾波回路同時(shí)接入電網(wǎng)，各支路的電容同時(shí)并聯(lián)，形成一個(gè)總的濾波回路，調(diào)節(jié)時(shí)可以投切其中的一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)支路。這種方式不會(huì)出現(xiàn)支路間的并聯(lián)諧振，同時(shí)提高了濾波效果。除了對(duì)電容器分組調(diào)節(jié)以外，對(duì)于負(fù)載波動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償及濾波裝置是最佳的解決方案。7.4 濾波回路的選擇選擇濾波回路有以下兩個(gè)原則:a)主要用于吸收諧波，降低電網(wǎng)電壓畸變，基波無(wú)功補(bǔ)償居次要位置。b)提高電網(wǎng)功率因數(shù)，同時(shí)吸收諧波，電容器容量按無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊笈渲谩?.5 濾波回路的效應(yīng)在諧振頻率下濾波回路仍然具有電阻，因此會(huì)產(chǎn)生損耗。圖6原理圖中忽略了所有其他負(fù)載，包括電纜電容，但并不影響計(jì)算準(zhǔn)確度。電容器容量越

38、小，諧振曲線越陡，一旦失諧，會(huì)有大量諧波電流進(jìn)入電網(wǎng)。電容器容量越大，濾波效果也越好。品質(zhì)因數(shù)改變時(shí)諧振曲線只在特征諧波附近變化，在濾波器調(diào)諧頻率與諧波頻率相等或相近的情況下，品質(zhì)因數(shù)越高，濾波效果越好?？紤]到電容器和電抗器制造技術(shù)和費(fèi)用等條件，品質(zhì)因數(shù)一般在3080之間。諧波分流特性只適用于諧波源和濾波器穩(wěn)定狀態(tài)，在諧波源(例如可逆軋機(jī)傳動(dòng))動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中，諧波電流的每次改變均會(huì)引起濾波器震蕩，濾波器回路電阻越大(品質(zhì)因數(shù)越小)，則震蕩時(shí)間越短，但濾波效果要降低。對(duì)于頻繁變化的諧波源負(fù)載，在過(guò)渡過(guò)程期間，電網(wǎng)要承受較大的諧波電流。7.6 電網(wǎng)分析與計(jì)算設(shè)計(jì)補(bǔ)償裝置和濾波回路時(shí)，除了計(jì)算選擇元

39、器件參數(shù)外，對(duì)于特定的供電系統(tǒng)還需要進(jìn)行具體電網(wǎng)分析，模擬出設(shè)備投入后預(yù)期的效果。電容器常見(jiàn)故障的預(yù)防措施隨著農(nóng)村電氣化建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，靜止并聯(lián)電容器作為電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償元件，在農(nóng)村供電網(wǎng)絡(luò)中的使用也越來(lái)越多。為了降低農(nóng)村補(bǔ)償電容器的損壞率，可采取如下預(yù)防措施：1加強(qiáng)巡視、檢查、維護(hù)并聯(lián)電容器應(yīng)定期停電檢查，每個(gè)季度至少1次，主要檢查電容器殼體、瓷套管、安裝支架等部位是否有積塵等污物存在，并進(jìn)行認(rèn)真地清掃。檢查時(shí)應(yīng)特別注意各聯(lián)接點(diǎn)的聯(lián)接是否牢固，是否松動(dòng)；殼體是否鼓肚、滲(漏)油等。若發(fā)現(xiàn)有以上現(xiàn)象出現(xiàn)，必須將電容器退出運(yùn)行，妥善處理。2控制運(yùn)行溫度在正常環(huán)境下，一般要求并聯(lián)電容器外殼最熱點(diǎn)

40、的溫度不得大于60，否則，須查明原因， 進(jìn)行處理。3嚴(yán)格控制運(yùn)行電壓并聯(lián)電容器的運(yùn)行電壓，必須嚴(yán)格控制在允許范圍之內(nèi)。即并聯(lián)電容器的長(zhǎng)期運(yùn)行電壓不得大于其額定電壓值的10%，運(yùn)行電壓過(guò)高，將大大縮短電容器的使用壽命。隨著運(yùn)行電壓的升高，并聯(lián)電容器的介質(zhì)損耗將增大，使電容器溫度上升，加快了電容器絕緣的老化速度，造成電容器內(nèi)絕緣過(guò)早老化、擊穿而損壞。此外，在過(guò)高的運(yùn)行電壓作用之下，電容器內(nèi)部的絕緣介質(zhì)會(huì)發(fā)生局部老化，電壓越高，老化越快，壽命越短。并聯(lián)電容器長(zhǎng)期運(yùn)行電壓若高于其額定電壓的20%，其使用壽命將是正常情況的0.3倍左右。所以，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)運(yùn)行電壓的實(shí)際情況，合理選擇額定電壓值，使其長(zhǎng)期

41、運(yùn)行電壓不大于電容器額定電壓值的1.1倍，當(dāng)然實(shí)際運(yùn)行電壓過(guò)低也是十分不利的，因?yàn)椴⒙?lián)電容器所輸出的無(wú)功功率是與其運(yùn)行電壓的平方成正比的。若運(yùn)行電壓過(guò)低，將使電容器輸出的無(wú)功功率減少，無(wú)法完成無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)，失去了裝設(shè)并聯(lián)補(bǔ)償電容器應(yīng)起的作用。所以在實(shí)際運(yùn)行中，一定要設(shè)法使并聯(lián)電容器的運(yùn)行電壓長(zhǎng)期保持在其額定電壓的95%105%，最高運(yùn)行電壓不得大于其額定電壓值的110%。4防止諧波在電網(wǎng)中有許多諧波源存在，如果在設(shè)置并聯(lián)電容器的網(wǎng)點(diǎn)處諧波過(guò)大，若直接投入并聯(lián)電容器，往往會(huì)使電網(wǎng)中的諧波更大，對(duì)并聯(lián)電容器的安全造成極大的威脅。采取裝設(shè)串聯(lián)電抗器的方法，能夠有效地抑制諧波分量及涌流的發(fā)生，對(duì)保證

42、并聯(lián)電容器的安全運(yùn)行具有明顯的效果。有條件的地方應(yīng)事先對(duì)并聯(lián)電容器安裝處的諧波分量進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果確定所需安裝的串聯(lián)電抗器容量。 串聯(lián)電抗器的設(shè)置容量，也可根據(jù)所裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量直接確定。一般情況是對(duì)5次以上的諧波按并聯(lián)電容器容量的6%選取，而對(duì)3次以上的諧波則應(yīng)按并聯(lián)電容器容量的12%選取。另外，對(duì)僅考慮抑制5次以上諧波放大問(wèn)題的場(chǎng)所(即電抗器容量為電容器容量的6%)，還應(yīng)注意防止對(duì)3次諧波的放大問(wèn)題，以保證并聯(lián)電容器的安全運(yùn)行。5正確選用投(切)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)并聯(lián)電容器時(shí)，由于開(kāi)關(guān)靜、動(dòng)觸頭間的電弧作用，將會(huì)引起操作過(guò)電壓產(chǎn)生，除了要求將投(切)開(kāi)關(guān)的容量選得比并聯(lián)電容器組的容量大3

43、5%左右以外，還必須是觸頭間絕緣恢復(fù)強(qiáng)度高，電弧重燃性小，滅弧性能好的斷路器。 6裝設(shè)熔斷器保護(hù)應(yīng)對(duì)每個(gè)單臺(tái)電容器設(shè)置熔斷器保護(hù)，要求熔絲的額定電流不得大于被保護(hù)電容器額定電流的1.3倍，這樣可避免某臺(tái)電容器發(fā)生故障時(shí)，因得不到及時(shí)切除而引起群爆事故的發(fā)生。7對(duì)不正常運(yùn)行工況及時(shí)處理在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電容器出現(xiàn)鼓肚、接頭發(fā)熱、嚴(yán)重滲(漏)油等異常情況，必須將其退出運(yùn)行。對(duì)已發(fā)生噴油、起火、爆炸等惡性事故，應(yīng)立即進(jìn)行停電檢查，查明事故原因進(jìn)行處理后，方可更換新電容器繼續(xù)運(yùn)行。電爐利用電熱效應(yīng)供熱的冶金爐。電爐設(shè)備通常是成套的,包括電爐爐體,電力設(shè)備（電爐變壓器、整流器、變頻器等），開(kāi)閉器，附屬輔助

44、電器（阻流器、補(bǔ)償電容等），真空設(shè)備，檢測(cè)控制儀表（電工儀表、熱工儀表等），自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，爐用機(jī)械設(shè)備（進(jìn)出料機(jī)械、爐體傾轉(zhuǎn)裝置等）。大型電爐的電力設(shè)備和檢測(cè)控制儀表等一般集中在電爐供電室。同燃料爐比較，電爐的優(yōu)點(diǎn)有：爐內(nèi)氣氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制；生產(chǎn)過(guò)程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；熱效率高；產(chǎn)品質(zhì)量好等。冶金工業(yè)上電爐主要用于鋼鐵、鐵合金、有色金屬等的熔煉、加熱和熱處理。19世紀(jì)末出現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模的電爐，20世紀(jì)50年代以來(lái)，由于對(duì)高級(jí)冶金產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)和電費(fèi)隨電力工業(yè)的發(fā)展而下降，電爐在冶金爐設(shè)備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻爐、 感應(yīng)

45、爐、 電弧爐、等離子爐、電子束爐等。電阻爐 以電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的焦耳熱為熱源的電爐。按電熱產(chǎn)生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。在直接加熱電阻爐中，電流直接通過(guò)物料，因電熱功率集中在物料本身，所以物料加熱很快，適用于要求快速加熱的工藝，例如鍛造坯料的加熱。這種電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度，例如碳素材料石墨化電爐，能把物料加熱到超過(guò)2500。直接加熱電阻爐可作成真空電阻加熱爐或通保護(hù)氣體電阻加熱爐，在粉末冶金中，常用于燒結(jié)鎢、鉭、鈮等制品。采用這種爐子加熱時(shí)應(yīng)注意：為使物料加熱均勻，要求物料各部位的導(dǎo)電截面和電導(dǎo)率一致；由于物料自身電阻相當(dāng)小，為達(dá)到所需的電熱功率，工作電流相當(dāng)大，因

46、此送電電極和物料接觸要好，以免起電弧燒損物料，而且送電母線的電阻要小，以減少電路損失；在供交流電時(shí)，要合理配置短網(wǎng)，以免感抗過(guò)大而使功率因數(shù)過(guò)低。大部分電阻爐是間接加熱電阻爐，其中裝有專門用來(lái)實(shí)現(xiàn)電-熱轉(zhuǎn)變的電阻體,稱為電熱體，由它把熱能傳給爐中物料（圖1 間接加熱電阻爐）。這種電爐爐殼用鋼板制成，爐膛砌襯耐火材料，內(nèi)放物料。最常用的電熱體是鐵鉻鋁電熱體、鎳鉻電熱體、碳化硅棒和二硅化鉬棒。根據(jù)需要，爐內(nèi)氣氛可以是普通氣氛、保護(hù)氣氛或真空。一般電源電壓220伏或380伏，必要時(shí)配置可調(diào)節(jié)電壓的中間變壓器。小型爐（10千瓦）單相供電，大型爐三相供電。對(duì)于品種單一、批料量大的物料，宜采用連續(xù)式爐加熱

47、。爐溫低于700的電阻爐,多數(shù)裝置鼓風(fēng)機(jī)，以強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱，保證均勻加熱。用于熔化易熔金屬（鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等）的電阻爐，可做成坩堝爐；或做成有熔池的反射爐，在爐頂上裝設(shè)電熱體。電渣爐是由溶渣實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變的電阻爐（見(jiàn)電渣重熔）。感應(yīng)爐 利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐的基本部件是用紫銅管繞制的感應(yīng)圈。感應(yīng)圈兩端加交流電壓，產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)，導(dǎo)電的物料放在感應(yīng)圈中,因電磁感應(yīng)在物料中產(chǎn)生渦流,受電阻作用而使電能轉(zhuǎn)變成熱能來(lái)加熱物料；所以，也可認(rèn)為感應(yīng)電熱是一種直接加熱式電阻電熱。感應(yīng)電熱的特點(diǎn)是在被加熱物料中轉(zhuǎn)變的電熱功率（電流分布）很不均勻，表面最大，中心最小，

48、稱為趨膚效應(yīng)。為了提高感應(yīng)加熱的電熱效率，供電頻率要合宜，小型熔煉爐或?qū)ξ锪系谋砻婕訜岵捎酶哳l電，大型熔煉爐或?qū)ξ锪仙钔讣訜岵捎弥蓄l或工頻電。感應(yīng)圈是電感量相當(dāng)大的負(fù)載，其功率因數(shù)一般很低。為了提高功率因數(shù)，感應(yīng)圈一般并聯(lián)電容器，稱為補(bǔ)償電容。感應(yīng)圈和物料之間的間隙要小，感應(yīng)圈宜用方形紫銅管制作，管內(nèi)通水冷卻，感應(yīng)圈的匝間間隙要盡量小，絕緣要好。感應(yīng)加熱裝置，主要用于鋼、銅、鋁和鋅等的熔鑄，加熱快，燒損少，機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，適合配置在自動(dòng)作業(yè)線上。工業(yè)上應(yīng)用的感應(yīng)熔化爐有坩堝爐(無(wú)芯感應(yīng)爐)和熔溝爐(有芯感應(yīng)爐),見(jiàn)圖2感應(yīng)爐爐體結(jié)構(gòu)示意。坩堝用耐火材料或鋼制成，容量從幾公斤到幾十噸。其熔

49、煉特點(diǎn)是坩堝中熔體受電動(dòng)力作用，迫使熔池液面凸起，熔體自液面中心流向四周而引起循環(huán)流動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為電動(dòng)效應(yīng)，可使熔體成分均勻，缺點(diǎn)是爐渣偏向周邊，覆蓋性差。與熔溝爐比較，坩堝爐操作靈活，熔煉溫度高，但功率因數(shù)低，電耗較高。熔溝爐的感應(yīng)器由鐵芯、感應(yīng)圈和熔溝爐襯組成，熔溝為一條或兩條帶狀環(huán)形溝，其中充滿與熔池相聯(lián)通的熔體。在原理上，可以把熔溝爐看作是次級(jí)只有一匝線圈而且短路的鐵芯變壓器。感應(yīng)電流在熔溝熔體中流動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)中，每爐金屬熔煉完畢后,不能把熔池放空,不然容易干枯，一定要保留一部分熔體作為下一爐的起熔體。熔溝溫度比熔池高，又承受熔體流動(dòng)的沖刷，所以熔溝爐襯容易損壞，為便于維

50、修，現(xiàn)代爐子的感應(yīng)器制成便于更換的裝配件。熔溝爐的容量從幾百公斤到百余噸。熔溝爐供工頻電，由于有用硅鋼片制作的鐵芯作磁通路，電效率和功率因數(shù)都很高。熔溝爐主要用于鑄鐵、銅、鋅、黃銅等的熔化，還可作為混熔滬，用來(lái)貯存和加熱熔體。電弧爐 利用電弧熱效應(yīng)熔煉金屬和其他物料的電爐（圖3電弧爐類型）。按加熱方式分為三種類型:間接加熱電弧爐。電弧在兩電極之間產(chǎn)生，不接觸物料，靠熱輻射加熱物料。這種爐子噪聲大,效率低,漸被淘汰。直接加熱電弧爐。電弧在電極與物料之間產(chǎn)生，直接加熱物料；煉鋼三相電弧爐是最常用的直接加熱電弧爐（見(jiàn)電弧爐煉鋼）。埋弧電爐，亦稱還原電爐或礦熱電爐。電極一端埋入料層，在料層內(nèi)形成電弧并

51、利用料層自身的電阻發(fā)熱加熱物料；常用于冶煉鐵合金（見(jiàn)鐵合金電爐），熔煉冰鎳、冰銅（見(jiàn)鎳、銅），以及生產(chǎn)電石（碳化鈣）等。真空電弧爐是在抽真空的爐體中用電弧直接加熱熔煉金屬的電爐。爐內(nèi)氣體稀薄，主要靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧，為使電弧穩(wěn)定，一般供直流電。按照熔煉特點(diǎn)，分為金屬重熔爐和澆鑄爐。按照熔煉過(guò)程中電極是否消耗（熔化），分為自耗爐和非自耗爐，工業(yè)上應(yīng)用的大多數(shù)是自耗爐。真空電弧爐用于熔煉特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮（見(jiàn)真空冶金）。電弧電熱可以認(rèn)為是弧阻電熱。電?。ɑ∽瑁┓€(wěn)定是爐子正常生產(chǎn)的必要條件。交流電弧爐通常采用工頻電,為使電弧穩(wěn)定,爐子供電電路中要有適當(dāng)?shù)母锌梗谴嬖诟锌箷?huì)

52、降低功率因數(shù)和電效率。降低電流頻率是發(fā)展交流電弧爐的途徑?；∽枳柚迪喈?dāng)小，為獲得必要的熱量，爐子需要相當(dāng)大的工作電流，因此爐子短網(wǎng)的電阻要盡量小,以免電路損耗過(guò)大。對(duì)于三相電弧爐,要使三相的阻抗接近一致，以免三相負(fù)荷不平衡。等離子爐 利用工作氣體被電離時(shí)產(chǎn)生的等離子體來(lái)進(jìn)行加熱或熔煉的電爐。產(chǎn)生等離子體的裝置，通常叫作等離子槍，有電弧等離子槍和高頻感應(yīng)等離子槍兩類。把工作氣體通入等離子槍中，槍中有產(chǎn)生電弧或高頻(520兆赫)電場(chǎng)的裝置,工作氣體受作用后電離，生成由電子、正離子以及氣體原子和分子混合組成的等離子體。等離子體從等離子槍噴口噴出后，形成高速高溫的等離子弧焰，溫度比一般電弧高得多。最常

53、用的工作氣體是氬，它是單原子氣體，容易電離，而且是惰性氣體，可以保護(hù)物料。工作溫度可高達(dá)20000;用于熔煉特殊鋼、鈦和鈦合金、超導(dǎo)材料等。爐型有配置水冷銅結(jié)晶器爐、 中空陰極式爐、 配置感應(yīng)加熱的等離子爐、有耐火材料爐襯的等離子爐等（見(jiàn)等離子冶金）。電子束爐 用高速電子轟擊物料使之加熱熔化的電爐（圖4電子束爐示意）。在真空爐殼內(nèi),用通低壓電的燈絲加熱陰極，使之發(fā)射電子，電子束受加速陽(yáng)極的高壓電場(chǎng)的作用而加速運(yùn)動(dòng)，轟擊位于陽(yáng)極的金屬物料，使電能轉(zhuǎn)變成熱能。因?yàn)殡娮邮山?jīng)電磁聚焦裝置高度密集，所以可在物料受轟擊的部位產(chǎn)生很高的溫度。電子束爐用于熔煉特殊鋼、難熔和活潑金屬。工業(yè)上用的電爐分類為兩類：周期式作業(yè)爐和連續(xù)式作業(yè)爐