电力电容器电抗器的分类及作用.docx

电力电容器电抗器的分类及作用.docx

《电力电容器电抗器的分类及作用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电容器电抗器的分类及作用.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电力电容器电抗器的分类及作用

电力电容器、电抗器的分类及作用.

LT

功率因数＝有功功率／视在功率

功率因数低，说明电路中用于交变磁场吞吐转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加线路供电损失。

因此，供电部门对用户的功率因数有着一定的标准要求。

提高功率因时常用的方法就是在电感性电器两端并联静电电容器，这样将电感性电器所需的无功功率，大部分转交由电容器共给，把交变磁场与电源的吞吐转为磁场与电容电场之间的吞吐，从而使发电机电源能量得到充分利用，所以说提高功率因数具有很大经济意义。

高压电容器的主要作用？

1、在输电线路中，利用高压电容器可以组成串补站，提高输电线路的输送能力；

2、在大型变电站中，利用高压电容器可以组成SVC，提高电能质量；

3、在配电线路末端，利用高压电容器可以提高线路末端的功率因数，保障线路末端的电压质量；

4、在变电站的中、低压各段母线，均会装有高压电容器，以补偿负荷消耗的无功，提高母线侧的功率因数；

5、在有非线性负荷的负荷终端站，也会装设高压电容器，作为滤波之用。

如何提高功率因数?

由于线路上用电设备大都为感性负载,例如电动机\电焊机\电磁抱闸线圈,日光灯镇流器等等,这些感性负载都从电网吸取感性电流,致使总电流I比电压滞后的角度很大,无功功率很高所以功率因数Cos很低,有功功率与电网视在功率的比值称为电网的功率因数.mdy

功率因数低会造成很多不良的后果,1.降低电源的利用率.2.造成较大的线路压降和功率损耗.]`6J#

提高功率因数的方法一般有:

1.改进用电设备自身的功率因数,避免空载或轻载下设备运行.2.并联电容器,提高功率因数.

电压互感器接线中性点加装消谐器问题探讨

2007/10/2410:

25A.M.

在讨论电压互感器一次绕组中性点加装消谐器的问题之前，我们不妨先探讨一下电力系统的中性点运行方式。

在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点，有三种运行方式：

一种是电源中性点不接地；一种是电源中性点经消弧线圈接地；一种是电源中性点直接接地。

前两种合称为中性点非有效接地，或小电流接地系统，后一种中性点直接接地称为中性点有效接地，或大电流接地。

    1电源中性点不接地电力系统（3-63kV系统大多数采用电源中性点不接地运行方式）。

电源中性点不接地系统发生单相接地时，如C相单相接地，那么完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的倍,C相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍。

当发生一相接地时，三相用电设备的正常工作未受到影响，因为线路的线电压无论相位和量值均未发生变化，因此三相用电设备仍然照常运行。

但电力部门只允许运行2小时，因为一旦另一相又发生接地故障时，就形成两相接地短路，产生很大的短路电流，可能损坏线路设备。

    2电源中性点经消弧线圈接地的电力系统。

在中性点不接地的电力系统中，有一种情况比较危险，即在一相接地时，如果接地电流较大，将出现断续电弧，这可使线路发生电压谐振现象，在线路上形成一个R-L-C的串联谐振电路，从而使线路上出现危险的过电压（可达相电压的2.5-3倍）,导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。

为防止一相接地时接地点出现断续电弧，引起过电压，规程规定，在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中（3-10kV电网中接地电容电流大于30A），电源中性点必须采用经消弧线圈接地的运行方式。

经消弧线圈接地系统，发生一相接地故障时暂时允许运行2小时，在一相接地时，其它两相对地电压要升高到线电压，即升高为原对地电压的倍。

    3电源中性点直接接地的电力系统，此系统一般适用于110kV及以上高压系统，在此暂不讨论。

    以上三种运行方式和电压互感器柜中加装一次消谐器又有什么关系呢？

可从以下几个方面理解：

    1电力系统为中性点经消弧线圈接地，此系统已考虑到消弧接地（如上述第二条所述），在系统的电压互感器中，Yo接线可不考虑加装一次消谐器。

    2我们一般指PT柜加装消谐器，是指安装在6-35kV电磁式电压互感器（简称压变）一次绕阻Yo结线中性点与地之间的非线性电阻器，起阻尼与限流的作用。

在6-35kV发电、变电站，我们经常碰到的是电网中性点不接地，其母线上的Yo接线的电磁式压变一次绕组，成为中性点不接地电网对地的唯一金属通道，电网相对地电容的充、放电途径必然通过压变一次绕组。

这种慢变过程使压变铁芯深度饱和，当电网接地消失时，压变一次绕组中会出现数安培幅值的涌流，将压变0.5A高压熔丝熔断。

即使这种涌流尚未达到熔断器的熔断值，但仍超过电压互感器额定电流，长时间处于过电流状态下运行的电压互感器会被烧毁，继而引发其他事故。

选用一次消谐器，这种现象就不会发生。

当单相接地电容电流小于一定的值时，不会在压变一次绕组中出线较大的涌流，对压变和高压熔丝无任何影响，从经济和产品成本的角度考虑，可以不装消谐器。

如果顾客提出要求，在电压互感器一次侧加装消谐器会给设备运行增加一层防护。

    3在工程设计中经常遇到用户要求在压变柜的互感器二次侧加装二次消谐器，此种作法为在电压互感器二次开口处接入阻尼电阻，过去是灯泡。

现在大部分为微机消谐装置，如KSX196H微机消谐器，其工作原理为：

对PT开口三角电压（即零序电压）进行循环检测。

正常工作情况下，该电压小于30V，装置内的大功率消谐元件（可控硅）处于阻断状态，对系统无任何影响。

当PT开口三角电压大于30V时，说明系统发生故障，装置开始对开口三角电压进行数据采集，通过数字测量、滤波、放大等数字信号处理技术，然后对数据进行分析、计算，判断出当前的故障状态。

如果出现某种频率的铁磁谐振，CPU立即启动消谐电路（使可控硅导通），让铁磁谐振在强大的阻尼下迅速消失。

利用微机消谐器可实现自动跟踪和自动调谐，并能追忆、报警、自动打印和信号传送，满足无人值班变电所的需求。

在这种情况下，压变一次側无需再配一次微机消谐装置。

另外，现在有些电压互感器（如JSZF-6、10型），互感器本身已带防铁磁谐振线圈，还有些电压互感器为电容式电压互感器，在设计中不需要加消谐器。

    4提到压变加装一次消谐器，不要误认为只要是PT柜就加装，因为在2PT柜中，电压互感器为V-V接线，主要用于计量、测量、绝缘监测，这里不存在中性点接地的问题（不可能有电网相对地电容的充、放电途径），不需要加装消谐器。

    5在有些工程设计中，用户根据现场电网的实际情况，在母线侧已接入一定大小的电容器，使线路的容性阻抗（Xc）与感性阻抗（XL）的比值小于0.01,可避免谐振,在此配电系统中,电压互感器中性点也无需加装消谐器。

    总之，在PT中性点加装消谐器，要根据电力网的具体情况和运行方式区分对待，不要盲目地增加，设计增加一次消谐器注意区分半绝缘电压互感器和全绝缘电压互感器所选用的一次消谐器型号不同。

10kV配电网两种消谐措施的分析比较

[来源：

|更新日期:

2007-4-1108:

00:

00|评论0条|我要投稿]

10kV配电网两种消谐措施的分析比较曾建忠（福建晋源发电厂晋江362246）〔摘要〕针对10kV不接地系统中电压互感器铁芯饱和引起的工频位移过电压和铁磁谐振过电压，根据现场运行经验，分析讨论在实际应用中采用开口三角形绕组两端接消谐器进行消谐的优越性和局限性，提出利用电压互感器高压侧中性点接消谐器可以弥补其不足，最终解决电压互感器高压熔丝经常熔断的问题。

   〔关键词〕铁磁谐振消谐器低频饱和电流　

   在10kV中性点不接地系统中，往往由于电磁式电压互感器（简称压变）铁芯饱和而引起工频位移过电压和铁磁谐振过电压（通称为压变饱和过电压），造成压变高压熔丝熔断，甚至使压变烧损。

限制这种过电压的措施是多种多样的，较普遍的是采用在压变二次侧开口三角形绕组两端接消谐器的方法，以及近年来采用的在压变一次侧中性点对地接消谐电阻的方法，这两种消谐措施各具特点，应因地制宜，合理选用。

1压变开口三角形绕组两端接消谐器的消谐方法

   1.1原理　

 　对这种压变饱和过电压，通常是在压变二次侧开口三角形绕组两端接入阻尼电阻Ro，相当于在压变高压侧Yo结线绕组上并联一个电阻，而这一电阻只有在电网有零序电压时才出现，正常运行时，零序电压绕组所接的Ro不会消耗能量。

Ro值越小，在压变励磁电感L上并联电阻就越小，当Ro小于一定值时，网络三相对地参数基本上由等值电阻决定，这时由压变饱和而引起电感的减小不会明显引起电源中性点位移电压。

当Ro=0，即将开口三角形绕组短接，则压变三相电感值就变成漏感，三相相等，压变饱和过电压也就不存在了。

但当电网内发生单相接地时，压变开口三角形绕组两端会出现100V的工频零序电压，这样阻尼电阻的容量就要求足够大，当阻尼电阻太小，一方面电阻本身可能因过热而烧坏，另一方面，压变也可能因电流过大而烧损，所以现在变电站一般采用微电脑多功能消谐装置。

当判断为存在工频位移过电压或铁磁谐振过电压后，单片机就进行消谐程序，发出高频脉冲群，使反并在开口三角形绕组两端的两只晶闸管交替过零触发导通，将开口三角形绕组短接（若系统发生单相接地，则不起动消谐装置），使压变饱和过电压迅速消除。

由于短接时间极短，故不会给压变带来负担。

字串1

   1.2优点

   采用微电脑多功能消谐装置，来消除压变饱和过电压效果良好，且一个系统通常只要接一台消谐器即可起到消谐作用。

如晋江市110kV青阳变电站和晋源电厂网控站每段10kV母线各装设了一套WNX-Ⅲ-10型微电脑多功能消谐装置，电网运行正常，基本上消除了由于压变饱和过电压引起压变高压熔丝熔断现象。

   1.3局限性　　

   随着青阳变电站10kV配电网的不断扩大，尤其是新建了4座10kV开闭所，电力电缆比例显著增大，新建开闭所在投运初期，当线路发生接地故障时，有的开闭所压变的高压熔丝仍经常发生熔断，如有一次线路单相接地，曾井和青华两座开闭所压变高压熔丝熔断5根。

　　晋源电厂由于机组扩建，新增两台1500kW汽轮发电机组，并分别用电缆接到网控站主变负荷侧10kVⅢ、Ⅳ母线上，因是直配电机，每台发电机出口对地各并联一组BWF10.5-12-1W型防雷电容器。

两台发电机组运行小时数加起来不足5000h，然而其出口压变高压熔丝熔断就有10根。

   在中性点不接地电网中，电磁式压变高压熔丝熔断，并不一定都是由于压变饱和过电压引起的。

当电网对　地电容3Co较大，而电网间歇接地或接地消失时，健全相Co中贮存的电荷将重新分配，它将通过中性点接地的压变Lp形成放电回路，构成低频振荡电压分量，促使压变饱和，形成低频饱和电流。

它在单相接地消失后1/4～1/2工频周期内出现，电流幅值可远大于分频谐振电流（分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上），频率约2～5Hz。

由于低频饱和电流具有幅值高、作用时间短的特点，在单相接地消失后的半个周波即可熔断熔丝。

字串4

    2压变中性点接消谐电阻的消谐方法

 　　采用压变中性点装设电阻Ro既能抑制低频饱和电流，同时也能起到消除压变饱和过电压的作用。

青阳配电网几座10kV开闭所采用压变高压线圈中性点接LXQ-10型消谐器后效果良好。

1999年夏天14号强台风造成线路频繁接地，而这几座开闭所的压变高压熔丝却安然无恙。

晋源电厂汽轮发电机出口压变高压侧中性点在装设了同型号的消谐器后，至今压变高压熔丝只熔断过一次。

图1电网单相接地时电流的分布

   2.1原理　　

   电网单相接地时电流的分布如图1所示。

当系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流，未接地相（A、B）的电压升高到线电压，其对地电容Co上充以与线电压相应的电荷。

在接地故障期间，此电荷产生的电容电流，以接地点为通路，在电源-导线-大地间流通。

由于压变的励磁阻抗很大，其中流过的电流很小。

一旦接地故障消失，这时电流通路被切断，而非接地相必须由线电压瞬间恢复到正常相电压水平。

   但是，由于接地故障已断开，非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷，就只有通过压变高压绕组，经其原来接地的中性点进入大地。

在这一瞬变过程中，压变高压绕组中将会流过一个幅值很高的低频饱和电流，使压变铁芯严重饱和。

实际上，由于接地电弧熄灭的时刻不同，即初始相位角不同，故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。

因此，不一定每次单相接地故障消失时，都会在压变高压绕组中产生大的涌流。

而且低频饱和电流的大小，还与压变伏安特性有很大关系，压变铁芯越容易饱和，该饱和电流就越大，高压熔丝就越易熔断。

如青阳配电网早期建设的公园10kV开闭所在类似上述接地故障情况下，其压变高压熔丝一直就没有熔断过。

字串2

   在上述情况下，若在压变高压绕组中性点接入一个足够大的接地电阻，在单相故障消失时，低频饱和各电流经过电阻Ro后进入大地，由于大部分压降加在电阻上，从而大大抑制了低频饱和电流，使压变高压熔丝不易熔断；同时由于在零序电压回路串联的这个电阻Ro，使压变饱和过电压的大部分电压降落在电阻Ro上，从而避免了铁芯饱和，限制了压变饱和过电压的发生。

   2.2Ro阻值的选择　　

   Ro的数值若选用太小，相当于没有增加零序电阻，限制压变饱和过电压的作用不大。

从阻尼的角度来看电阻值愈大愈好，若Ro→∞，即压变高压侧绕组中性点变为绝缘了，压变的电感量不参与零序回路，也就不存在压变饱和过电压。

但Ro太大，当网络出现单相接地时，大部分零序电压降在Ro上，会使开口三角形电压太低（电网对地电压在压变励磁电感Lp与Ro间分压），影响接地指示灵敏度和保护装置正常动作。

从大量的试验中得出：

6～10kV电网，Ro可取30～50kV变电所接地报警启动电压一般整定为15～30V，按开口三角形电压不小于80V来考虑，根据有关专家实验得知当Ro为30～50kVXQ型消谐器的电阻元件是用SIC为基料经高温氢气炉焙烧而成，消谐器由多个电阻元件并、串联组成。

其电阻值是非线性的，在电网正常运行时，消谐器上电压不高，呈高阻值（约为0.5M?

使谐振在起始阶段不易发生；当电网单相接地时，消谐器上电压较高（10kV电网，消谐器上电压为1.7～1.8kV），电阻呈低值（10kV电网的消谐电阻降到数万欧姆），可满足压变开口三角形电压不小于80V的要。

LXQ型消谐器在大电流（数百毫安）通过时，电阻发热，因其没有瓷套，热量迅速扩散，基本能够满足弧光接地对Ro热容量的要求。

字串4

   2.3局限性　　

   由于电网的复杂性，各配网电容电流大小、线路故障性质、压变伏安特性以及消谐器的运行环境等情况有所不同，难以保证在压变中性点装设消谐器后设备万无一失，尤其是当间歇电弧接地持续时间较长时，个别消谐电阻将因过热而损坏，从而引起高压熔丝熔断，甚至压变烧损。

所以消谐电阻的热容量有待进一步提高。

   在压变开口三角形绕组两端接微电脑消谐器能够抑制压变饱和过电压，且一个系统一般只要接一台就可以，但它有一定　局限性，无法抑制低频饱和电流，适用于电网较小、对地电容不大的场合。

而在压变高压绕组中性点接消谐电阻既能消除压变饱和过电压和抑制低频饱和电流，防止高压熔丝熔断，同时只要阻值选择适当，就不影响压变的正常运行，但每一台压变都必须装设（尤其是较易发生铁芯饱和的压变），适用于电网较大、对地电容较大的场合。

所以在实际应用中，应根据电网实际情况，合理选用一种或各种消谐装置配合使用，如有必要还应配合其它方法，以达到最佳消谐效果，保证设备的正常运行。

参考文献：

1岳健民.6～35kV压变中性点用消谐器的性能分析.全国过电压学术讨论会论文集.19972陈化钢.电力设备异常运行及事故处理.中国水利水电出版社.19983解广润.电力系统过电压.水利电力出版社4重庆大学、南京工学院合编.高电压技术.电力工业出版社

电抗器的分类及作用

电抗器reactor依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器。

按用途分为7种：

①限流电抗器。

串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。

②并联电抗器。

一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。

③通信电抗器。

又称阻波器。

串联在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。

④消弧电抗器。

又称消弧线圈。

接于三相变压器的中性点与地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。

⑤滤波电抗器。

用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值；也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消除电力电路某次谐波的电压或电流。

⑥电炉电抗器。

与电炉变压器串联，限制其短路电流。

⑦起动电抗器。

与电动机串联，限制其起动电流。

一、电抗器概念

　　电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。

然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。

电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称谓电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。

　　二、电抗器分类：

　　按结构及冷却介质、按接法、按功能、按用途进行分类。

　　1按结构及冷却介质：

分为空心式、铁心式、干式、油浸式等，例如干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器、夹持式干式空心电抗器、绕包式干式空心电抗器、水泥电抗器等。

　　2按接法：

分为并联电抗器和串联电抗器。

　　3按功能：

分为限流和补偿。

　　4按用途：

按具体用途细分，例如限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消弧线圈、进线电抗器、出线电抗器、饱和电抗器、自饱和电抗器、可变电抗器（可调电抗器、可控电抗器）、轭流电抗器、串联谐振电抗器、并联谐振电抗器等。

　　电抗器作为无功补偿手段，在电力系统中是不可缺少的。

　　并联电抗器：

发电机满负载试验用的电抗器是并联电抗器的雏型。

铁心式电抗器由于分段铁心饼之间存在着交变磁场的吸引力，因此噪音一般要比同容量变压器高出10dB左右。

　　限流电抗器：

限流电抗器一般用于配电线路。

从同一母线引出的分支馈线上往往串有限流电抗器，以限制馈线的短路电流，并维持母线电压，不致因馈线短路而致过低。

阻尼电抗器（通常也称串联电抗器）与电容器组或密集型电容器相串联，用以限制电容器的合闸涌流。

这一点，作用与限流电抗器相类似滤波电抗器滤波电抗器与滤波电容器串联组成谐振滤波器，一般用于3次至17次的谐振滤波或更高次的高通滤波。

直流输电线路的换流站、相控型静止补偿装置、中大型整流装置、电气化铁道，以至于所有大功率晶闸管控制的电力电子电路都是谐波电流源，必须加以滤除，不让其进入系统。

电力部门对于电力系统中的谐波有具体规定。

p

　　消弧线圈：

消弧线圈广泛用于lOkV-6kV级的谐振接地系统。

由于变电所的无油化倾向，因此35kV以下的消弧线圈现很多是干式浇注型。

　　平波电抗器：

平波电抗器用于整流以后的直流回路中。

整流电路的脉波数总是有限的，在输出的整直电压中总是有纹波的。

这种纹波往往是有害的，需要由平波电抗器加以抑制。

直流输电的换流站都装有平波电抗器，使输出的直流接近于理想直流。

直流供电的晶闸管电气传动中，平波电抗器也是不可少的。

　　直流控制的饱和电抗器：

串在电路中的扼流式或自饱和饱和电抗器，在电压正弦波的周期内，饱和电抗器在饱和前吸收了一定的伏-秒，达到饱和，以后就呈全开放状态。

因此其输出电压是非正弦的，这种饱和电抗器的作用与晶闸管相似。

　　电气回路的主要组成部分有电阻、电容和电感.电感具有抑制电流变化的作用,并能使交流电移相.把具有电感作用的绕线式的静止感应装置称为电抗器。

　　电抗器的作用

　　电力系统中所采取的电抗器常见的有串联电抗器和并联电抗器。

串联电抗器主要用来限制短路电流，也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。

220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。

可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。

超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能，主要包括：

（1）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。

（2）改善长输电线路上的电压分布。

　　（3）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。

　　（4）在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。

　　（5）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

　　（6）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。

　　电抗器的接线分串联和并联两种方式。

串联电抗器通常起限流作用，并联电抗器经常用于无功补偿。