電抗器該如何正確選擇?
電抗器的的類型多種多樣,理想的電抗器應(yīng)是有如下特點(diǎn):無油、無噪音、體積小、線性度好、無漏磁、過流能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐候性強(qiáng)等。 大體上我們將電抗器其分為兩種:交流電抗器(輸入電抗器、輸出電抗器)、直流電抗器 ,用戶該如何正確選擇電抗器?需要看看他們的作用分別是什么,根據(jù)不同情況選用相對應(yīng)的電抗器。
一、交流電抗器
輸入電抗器的作用: 限制電網(wǎng)電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊,平滑 電源電壓中包含的尖峰脈沖,或平滑橋式整流電路換相時產(chǎn)生的電壓缺陷, 有效地保護(hù)變頻器和改善功率因數(shù),它既能阻止來自電網(wǎng)的干擾,又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染。
輸出電抗器的作用: 補(bǔ)償長線(50-200m)分布電容的影響,并能抑制輸出諧波電流,提高輸出高頻阻抗,有效抑制減低高頻漏電流,起到保護(hù)變頻器,減小設(shè)備噪聲的作用。電容器在補(bǔ)償功率的時候,往往會受到諧波電壓和諧波電流的沖擊,造成電容器損壞和功率因數(shù)降低,為此,需要在補(bǔ)償?shù)臅r候進(jìn)行諧波治理。
二、直流電抗器
直流電抗器的作用: 直流電抗器接在變頻系統(tǒng)的直流整流環(huán)節(jié)與逆變環(huán)節(jié)之間,主要作用是將疊加在直流電流上的交流分量限定在某一規(guī)定值,保持整流電流連續(xù),減小電流脈的沖值,使逆變環(huán)節(jié)的運(yùn)行更加穩(wěn)定及改善變頻器的功率因數(shù)。
電抗器作為無功補(bǔ)償手段,在電力系統(tǒng)中是不可缺少的。按接線方法可分為并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電抗器;按功能可分為限流電抗器和補(bǔ)償電抗器;
并聯(lián)電抗器是并聯(lián)連接在系統(tǒng)上的電抗器,主要用以補(bǔ)償電容電流。在超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中,通常將其安裝在變壓器的三次線圈上,用以補(bǔ)償長距離輸電線路的電容性充電電流,防止系統(tǒng)出現(xiàn)線端電壓升高,降低系統(tǒng)操作過電壓,以維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定,提高系統(tǒng)傳輸能力和效率。
串聯(lián)電抗器通常也稱為阻尼電抗器,它是與電容器組或密集型電容器組串聯(lián)連接在一起的電抗器,用以限制開關(guān)操作時的涌流。串聯(lián)電抗器的主要作用是抑制高次諧波和限制合閘涌流,防止諧波對電容器造成危害,避免電容器裝置的接入對電網(wǎng)諧波的過度放大和諧振的發(fā)生。
電抗器選擇方法
1.1?電抗率的選擇?
補(bǔ)償裝置接入處的背景諧波為3次?
當(dāng)接入電網(wǎng)處的背景諧波為3次及以上時,一般為12%;也可采用4.5%~6%與12%兩種電抗率。只有3次等零序諧波不需要補(bǔ)償時也可以選擇零序濾波電抗器。?
3次諧波含量較小,可選擇0.1%~1%的串聯(lián)電抗器,但應(yīng)驗算電容器裝置投入后3次諧波放大是否超過或接近國標(biāo)限值,并且有一定的裕度。?
3次諧波含量較大,已經(jīng)超過或接近國標(biāo)限值,一般為12%;也可采用4.5%~6%與12%兩種電抗率的串聯(lián)電抗器混合裝設(shè)。?
補(bǔ)償裝置接入處的背景諧波為3次、5次?
3次諧波含量很小,5次諧波含量較大(包括已經(jīng)超過或接近國標(biāo)限值),選擇4.5%~6%的串聯(lián)電抗器,忌用0.1%~1%的串聯(lián)電抗器。?
3次諧波含量略大,5次諧波含量較小,選擇0.1%~1%的串聯(lián)電抗器,但應(yīng)驗算電容器裝置投入后3次諧波放大是否超過或接近國標(biāo)限值,并且有一定的裕度。?
3次諧波含量較大,已經(jīng)超過或接近國標(biāo)限值,選擇12%或12%與4.5%~6%的串聯(lián)電抗器混合裝設(shè)。?
補(bǔ)償裝置接入處的背景諧波為5次、7次及以上(中頻冶煉、電鍍、軋機(jī)、工業(yè)爐、單晶爐等大部分工業(yè)負(fù)荷為此類負(fù)荷)?
5次諧波含量較小,應(yīng)選擇4.5%~6%的串聯(lián)電抗器。?5次諧波含量較大,應(yīng)選擇4.5%的串聯(lián)電抗器。?
對于采用0.1%~1%的串聯(lián)電抗器,要防止對5次、7次諧波的嚴(yán)重放大或諧振;對于采用4.5%~6%的串聯(lián)電抗器,要防止對3次諧波的嚴(yán)重放大或諧振。?
補(bǔ)償裝置接入處的特征次背景嚴(yán)重超過了國標(biāo)限值,需要諧波治理達(dá)到國標(biāo)要求的需要經(jīng)過專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行濾波設(shè)計并特殊定做濾波電抗和其它濾波組件負(fù)荷容量和配電變壓器容量相當(dāng)時選擇并聯(lián)型無功補(bǔ)償兼諧波治理裝置。?負(fù)荷容量遠(yuǎn)小于配電變壓器時選擇串聯(lián)型無功補(bǔ)償兼諧波治理裝置。?
1.2?電抗器類型的選擇?
電抗器按照結(jié)構(gòu)的不同分為油浸式鐵芯電抗器、干式鐵芯電抗器、干式空芯電抗器、干式半芯電抗器、干式磁屏蔽電抗器,不同類型的電抗器互有優(yōu)缺點(diǎn),需要根據(jù)用電現(xiàn)場情況斟酌選擇。?
理想的電抗器應(yīng)是有如下特點(diǎn):無油、無噪音、體積小、線性度好、無漏磁、過流能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐候性強(qiáng)等?
1.3?鐵芯電抗器?
體積小、漏磁小,損耗小,可以裝高壓柜內(nèi),但噪聲大,線性度差,有漏磁局部過熱的可能,易發(fā)生磁飽和,燒毀線圈。系統(tǒng)過壓、過流和諧波的影響,致使鐵芯過飽和電抗值急劇下降,抑制諧波的能力下降,抗短路電流能力低。干式鐵芯式電抗器除上述缺點(diǎn)外,還不能在室外運(yùn)行。?
1.4?干式空芯電抗器?
線性度好,噪聲小,過流能力強(qiáng),散熱能力強(qiáng),機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、堅固,戶內(nèi)外都可使用,基本免維護(hù),但體積大,占地面積大,漏磁范圍廣,對周圍的用電設(shè)備電磁干擾大,有功損耗較高。?
1.5?半芯電抗器?
半芯電抭器是介于鐵芯電抭器和空芯電抗器之間的一種新型電抭器,結(jié)構(gòu)簡單、線性好、噪音小、維護(hù)方便,比空心電抗器體積小、重量輕、損耗小,但由于采用了非線性材料鐵芯、其電磁特性會呈現(xiàn)一定的非線性,嚴(yán)重時將不能保證電抗特性的線性度,且可能產(chǎn)生較大的諧波電流,對電網(wǎng)造成危害。?
在空芯電抗器繞組內(nèi)加上不閉合磁路的鐵芯,使半芯電抗器具有鐵芯電抗器和空芯電抗器的優(yōu)點(diǎn)。組成全新的半芯電抗器,半芯電抗器線圏直徑比空芯電抗器直徑小20%電抗器損耗低25%,線性度接近于直線,阻抗不隨電流增加而減小,噪聲低于50db。便于在柜內(nèi)安裝,是無功補(bǔ)償比較好的串聯(lián)電抗器。
1.6?磁屏蔽電抗器?
在空心電抗器的基礎(chǔ)上加上內(nèi)外鐵芯,保留空心電抗器的優(yōu)勢,減少電抗器的漏磁,減少電抗器的占地面積,但是磁屏蔽電抗器的鐵心是不閉合的,其上、下兩端的磁路是相當(dāng)長的空氣段,這兩處仍有部分漏磁,顯然,只要加高鐵芯屏蔽罩的高度,端部的漏磁就會有很大改善,但這樣做將會增大工藝的難度。
各次諧波濾波電抗器的電抗率:?3次諧波為11.12%;???5次諧波為4%;?7次諧波為2.04%;???11次諧波為0.83%;?高次諧波為0.53%;
串聯(lián)濾波按上述調(diào)諧度配置電抗器,可滿足濾除各次諧波;并聯(lián)濾波為了避免在特征次諧波處與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,一般調(diào)偏一些。濾波電抗器設(shè)計時需要考慮充分的諧波裕度,當(dāng)流過大量高次諧波時,鐵芯電抗器很容易發(fā)生磁飽和,電抗率下降,進(jìn)而放大高次諧波,引起系統(tǒng)諧振。