高抗原理結(jié)構(gòu)的講解

目錄第一部分高壓并聯(lián)電抗器的作用第二部分高壓并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第三部分高壓并聯(lián)電抗器附件介紹當(dāng)前第1頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分高壓并聯(lián)電抗器的作用當(dāng)前第2頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分高壓并聯(lián)電抗器的作用

高壓并聯(lián)電抗器是接在高壓輸電線路上的大容量的電感線圈，它的作用是補(bǔ)償高壓輸電線路的電容和吸收其無功功率，防止電網(wǎng)輕負(fù)荷時(shí)因容性功率過多引起的電壓升高。高壓并聯(lián)電抗器是超高壓電網(wǎng)中普遍采用的重要設(shè)備之一，它在電網(wǎng)中的作用主要有以下四點(diǎn)：當(dāng)前第3頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分1.降低工頻電壓升高

超高壓輸電線路一般距離較長，從二三百公里至數(shù)百公里。同時(shí)，由于采用分裂導(dǎo)線，所以線路的電容很大，每條線路的充電容性功率可達(dá)二三十萬千乏。大量容性功率通過系統(tǒng)感性元件（例如變壓器和輸電線路）時(shí)，末端電壓將要升高，即所謂“容升”現(xiàn)象。在長線路首末端裝設(shè)高壓并聯(lián)電抗器，可補(bǔ)償線路上的電容電流，削弱這種容升效應(yīng)，從而限制工頻電壓的升高。補(bǔ)償?shù)男ЧQ于電抗器相對線路充電無功功率的容量。當(dāng)前第4頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分2.降低操作過電壓

操作過電壓常常是在工頻電壓升高的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，如甩負(fù)荷、切除接地故障和重合閘等。所以，工頻電壓升高的程度直接影響操作過電壓的幅值。因此，加裝電抗器之后，由于工頻電壓的升高得到了限制，操作過電壓也隨之降低。當(dāng)前第5頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分3.避免發(fā)生發(fā)電機(jī)帶長線出現(xiàn)的自勵(lì)磁

線路終端甩負(fù)荷、計(jì)劃性合閘和并網(wǎng)等情況，都將形成較長時(shí)間的發(fā)電機(jī)帶空載長線的運(yùn)行方式。計(jì)劃性合閘是容性阻抗，因而可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁。

自勵(lì)磁引起的工頻電壓升高可能達(dá)到額定電壓的倍，甚至更高，它不僅使得并網(wǎng)時(shí)的合閘操作成為不可能，而且其持續(xù)發(fā)展也將嚴(yán)重威脅網(wǎng)絡(luò)中電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，這是不容許的。并聯(lián)電抗器能大量補(bǔ)償容性無功功率，從而破壞發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁條件。當(dāng)前第6頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分4.有利于單相自動(dòng)重合閘

為了提高運(yùn)行可靠性，超高壓電網(wǎng)中常采用單相自動(dòng)重合閘。但由于輸電線路存在線間電容和電感，故障相斷開短路電流后，非故障相將經(jīng)過這些電容和互感向故障相繼續(xù)提供電弧電流，即所謂的“潛供電流”，使電弧難以熄滅。如果線路上有并聯(lián)電抗器，其中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地，就可以限制或消除單相接地電弧的潛供電流，使電弧熄滅，重合閘成功。當(dāng)前第7頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分潛供電流當(dāng)故障相線路自兩側(cè)切除后，如圖所示，由于非故障相與斷開相之間存在有靜電（通過電容）和（通過電感）電磁的聯(lián)系，因此，雖然短路電流已被切斷，但在故障點(diǎn)的弧光通道中，仍然流有如下的電流：（1）非故障相A通過A-C相間的電容Cac供給的電流Iac；（2）非故障相B通過B-C相間的電容Cbc供給的電流Ibc；（3）繼續(xù)運(yùn)行的兩相中，由于流過負(fù)荷電流Ia和Ib而在C相中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢Em，此電動(dòng)勢通過故障點(diǎn)和該相對地電容C0而產(chǎn)生的電流Im。這些電流的總和就稱為潛供電流。當(dāng)前第8頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分

一般來說，我們會(huì)將上述的Iac與Ibc的和稱為潛供電流的橫分量，將Im稱為潛供電流的縱分量。當(dāng)前第9頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分潛供電流的危害

潛供電流對滅弧產(chǎn)生影響，由于此電流的存在，將使短路時(shí)弧光通道去游離受到嚴(yán)重的阻礙。另外，重合閘只有在故障點(diǎn)電弧熄滅且絕緣強(qiáng)度恢復(fù)以后才有可能成功，若潛供電流值較大，會(huì)導(dǎo)致重合閘失敗。當(dāng)前第10頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分潛供電流的消除為了消除潛供電流的橫分量，可以在線路上接一組三角形接線的電抗器，補(bǔ)償相間電容C，使相間阻抗趨向無窮大。這樣，潛供電流的橫分量將趨向于零。當(dāng)然，三角形接線的電抗器也可以用星形連接而中性點(diǎn)不接地的電抗器來代替，取XY=1/3XD時(shí)兩者是等效的。如圖所示。當(dāng)前第11頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分潛供電流的消除為了消除潛供電流的縱分量，可根據(jù)需要在線路上加裝一組星形連接中性點(diǎn)接地的電抗器，補(bǔ)償導(dǎo)線對地電容C0，使相對地阻抗趨向無窮大。這樣，潛供電流縱分量的回路阻抗很大而電流趨向于零。為了方便，這些Y連接的和Y0連接的電抗器又可以簡化合并成中性點(diǎn)對地加裝小電抗器的XN的Y連接的電抗器。如圖所示。當(dāng)前第12頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分中性點(diǎn)電抗器的作用

（1）中性點(diǎn)電抗器與三相并聯(lián)電抗器相配合，補(bǔ)償相間電容和對地電容，限制過電壓，消除潛供電流，保證線路單相自動(dòng)重合閘裝置正常工作。（2）限制電抗器非全相斷開時(shí)的諧振過電壓。因?yàn)榉侨鄶嚅_時(shí)一個(gè)諧振過程，在此諧振過程中可能產(chǎn)生很高的諧振電壓。當(dāng)前第13頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第一部分高壓并聯(lián)電抗器的接入方式

高壓并聯(lián)電抗器接入線路的方式有多種。目前我國較為普遍的方式有兩種：一是通過斷路器、隔離開關(guān)將電抗器接入線路；二是只通過隔離開關(guān)將電抗器接入線路。前者投資大，但運(yùn)行方式靈活；后者當(dāng)電抗器故障或保護(hù)誤動(dòng)時(shí)，會(huì)使線路隨之停電。當(dāng)前第14頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分高壓并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)當(dāng)前第15頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分高壓并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

并聯(lián)電抗器由鐵芯、繞組和輔助設(shè)備組成。

超高壓大容量充油電抗器的外形與變壓器相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。變壓器的繞組有一次繞組和二次繞組，鐵心磁路中沒有氣隙，而電抗器只是一個(gè)磁路帶氣隙的電感線圈。主變鐵芯結(jié)構(gòu)主變殼身結(jié)構(gòu)當(dāng)前第16頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分高壓并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

當(dāng)前第17頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分

并聯(lián)電抗器與普通變壓器的不同之處：1.普通變壓器有兩個(gè)繞組，而大型變壓器只有一個(gè)繞組；2.普通變壓器工作原理是電磁感應(yīng)原理，它的作用主要是升高和降低電壓，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，而高壓并聯(lián)電抗器主要利用在額定電壓下線性的特點(diǎn)來吸收系統(tǒng)的容性無功；3.變壓器的過勵(lì)磁能力比較差，因此在合閘時(shí)容易產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，而并聯(lián)電抗器的過勵(lì)磁能力強(qiáng)，在合閘時(shí)不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流；4.并聯(lián)電抗器由于鐵芯有間隙，因此漏磁通比較大，損耗也大，容易造成過熱以及振動(dòng)過大而導(dǎo)致各種故障。當(dāng)前第18頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分電抗器鐵芯的組成部分電抗器鐵芯主要由三大部分組成：磁路部分、機(jī)械支撐部分和接地系統(tǒng)。一、磁路部分：包括鐵軛、芯柱、旁柱二、支撐部分：夾件、連接片、墊腳等金屬部件三、接地系統(tǒng)：鐵芯片接地、金屬構(gòu)件的接地和屏蔽接地以上部分通過有效的夾緊和壓緊裝置將鐵芯組成一個(gè)整體當(dāng)前第19頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分電抗器鐵芯的組成部分電抗器鐵芯主要由三大部分組成：磁路部分、機(jī)械支撐部分和接地系統(tǒng)。一、磁路部分：包括鐵軛、芯柱、旁柱二、支撐部分：夾件、連接片、墊腳等金屬部件三、接地系統(tǒng)：鐵芯片接地、金屬構(gòu)件的接地和屏蔽接地以上部分通過有效的夾緊和壓緊裝置將鐵芯組成一個(gè)整體當(dāng)前第20頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分當(dāng)前第21頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分當(dāng)前第22頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)當(dāng)前第23頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分并聯(lián)電抗器如何接地？

（1）鐵芯片和金屬結(jié)構(gòu)件互相絕緣，并和油箱分別絕緣開以后，單獨(dú)通過套管引出油箱外，接地線引至油箱下部接地。便于在運(yùn)行中的維護(hù)和檢查，可以檢查鐵芯對地的絕緣情況是否良好。電抗器的鐵芯片結(jié)構(gòu)為一個(gè)整體，其接地線只有一根，在鐵軛上部，直接通過電纜線引出。所有較大的金屬部件都可靠接地，還要避免多點(diǎn)接地，重復(fù)接地，否則在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生環(huán)流和發(fā)熱。最后夾件通過一點(diǎn)由電纜線引出油箱。（2）屏蔽接地包括旁軛屏蔽和鐵芯接地屏，接地線沒有單獨(dú)引出，將屏蔽的接地線接到夾件，通過夾件接地引出。當(dāng)前第24頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)高抗頂部鐵芯、夾件引出線接地點(diǎn)電流互感器當(dāng)前第25頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分鐵芯多點(diǎn)接地的危害和判斷方法正常時(shí)電抗器鐵芯僅有一點(diǎn)接地。如果鐵芯出現(xiàn)兩點(diǎn)及以上接地時(shí)，則鐵芯與地之間通過兩接地點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，引起鐵芯過熱。判斷鐵芯是否出現(xiàn)兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地的方法：可將原接地點(diǎn)解開后測量鐵芯是否還有接地現(xiàn)象。當(dāng)前第26頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)型式

1.超高壓并聯(lián)電抗器按鐵芯結(jié)構(gòu)可分為兩種：殼式電抗器和芯式電抗器。（1）殼式電抗器。殼式電抗器線圈中的主磁通道是空芯的，不放置導(dǎo)磁介質(zhì)，在線圈外部裝有用硅鋼片疊成的框架以引導(dǎo)主磁通。一般殼式電抗器磁密較低，到1.5~1.6倍額定電壓才出現(xiàn)飽和，飽和后的動(dòng)態(tài)電感仍為飽和前的60%以上。（2）芯式電抗器。芯式電抗器具有帶多個(gè)氣隙的鐵芯，外套線圈。氣隙一般由不導(dǎo)磁的硯石組成。由于其鐵芯磁密高，因此材料消耗少，結(jié)構(gòu)緊湊，自振頻率高，存在低頻共振可能性較少。主要缺點(diǎn)是加工復(fù)雜，技術(shù)要求高，振動(dòng)和噪聲較大。目前我國制造的高電壓大容量并聯(lián)電抗器一般只采用芯式結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第27頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第二部分

2.超高壓并聯(lián)電抗器按外殼結(jié)構(gòu)可分為鐘罩式和平頂式（桶式）兩種。鐘罩式電抗器的外殼與底部用螺栓連接，現(xiàn)場檢修時(shí)只需松掉底部的螺栓，吊起鐘罩即可。平頂式外殼多數(shù)采用全部焊成整體結(jié)構(gòu)，密封性較好，但現(xiàn)場檢修時(shí)必須割開焊縫，施工較困難。我站的高抗兩種外殼結(jié)構(gòu)均有采用。鐘罩式桶式當(dāng)前第28頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第三部分高壓并聯(lián)電抗器附件介紹當(dāng)前第29頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第三部分一、油枕油枕的作用油枕安裝在上部，用彎管與變壓器油箱聯(lián)通，油枕的容積一般為變壓器油量的8%-10%。滿負(fù)載運(yùn)行時(shí)油不溢出；最低環(huán)境溫度變壓器停止運(yùn)行時(shí)油枕內(nèi)應(yīng)有一定的油量。其作用為：補(bǔ)償熱脹冷縮的體積作用避免變壓器油與大氣直接接觸當(dāng)前第30頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第三部分1.金屬波紋管式油枕的工作原理

如圖所示，波紋管內(nèi)腔是與大氣相通的氣囊，其左端為自由伸縮的活動(dòng)端，右端通過焊接與端板固定并將油腔密封。絕緣油在波紋管外部和外殼之間，通過下部連接口與變壓器油箱相通。

當(dāng)前第31頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第三部分波紋管內(nèi)部為空氣，通過右端呼吸口與外界大氣相通。當(dāng)絕緣油隨溫度變化產(chǎn)生體積膨脹或收縮時(shí)，促使波紋管伸縮，從而改變柜內(nèi)油腔大小，實(shí)現(xiàn)在全密封條件下的體積補(bǔ)償。

當(dāng)前第32頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第三部分2.膠囊密封式油枕

膠囊密封式油枕原理與金屬波紋式大致相同。當(dāng)前第33頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第三部分油枕常見的故障1.假油位由于膠囊式油枕采用間接的方法來指示油枕的油位，運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)假油位，假油位是指油位計(jì)指示油位與油枕的實(shí)際油位不相符，不同油枕結(jié)構(gòu)產(chǎn)生假油位的原因是不相同的。（1）油表注油方法不當(dāng)。（2）吸濕器堵塞。（3）膠囊破裂（4）溫度計(jì)指示不準(zhǔn)確（5）變壓器漏油使油量偏少（6）指針式油位計(jì)出現(xiàn)卡針等故障當(dāng)前第34頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)第三部分2.油枕密封性不良對膠囊式油枕要注意油面以上部分的密封情況，如放氣塞，膠囊口與吸濕器連管處等密封，因?yàn)檫@些部位密封不良會(huì)造成水分進(jìn)入變壓器內(nèi)部，危及變壓器的安全運(yùn)行。當(dāng)前第35頁\共有39頁\編于星期三\16點(diǎn)二、瓦斯繼電器作用：是油浸式變壓器及油浸式有載分接開關(guān)的一種主要保護(hù)裝置。氣體繼電器安裝在高抗與儲(chǔ)油柜的連接管路