電抗器該如何正確選擇?
電抗器的的類型多種多樣,理想的電抗器應是有如下特點:無油、無噪音、體積小、線性度好、無漏磁、過流能力強、結構穩定、耐候性強等。 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,根據不同情況選用相對應的電抗器。
一、交流電抗器
輸入電抗器的作用: 限制電網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生的電壓缺陷, 有效地保護變頻器和改善功率因數,它既能阻止來自電網的干擾,又能減少整流單元產生的諧波電流對電網的污染。
輸出電抗器的作用: 補償長線(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,起到保護變頻器,減小設備噪聲的作用。電容器在補償功率的時候,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降低,為此,需要在補償的時候進行諧波治理。
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的直流整流環節與逆變環節之間,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定值,保持整流電流連續,減小電流脈的沖值,使逆變環節的運行更加穩定及改善變頻器的功率因數。
電抗器作為無功補償手段,在電力系統中是不可缺少的。按接線方法可分為并聯電抗器和串聯電抗器;按功能可分為限流電抗器和補償電抗器;
并聯電抗器是并聯連接在系統上的電抗器,主要用以補償電容電流。在超高壓遠距離輸電系統中,通常將其安裝在變壓器的三次線圈上,用以補償長距離輸電線路的電容性充電電流,防止系統出現線端電壓升高,降低系統操作過電壓,以維持系統電壓穩定,提高系統傳輸能力和效率。
串聯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連接在一起的電抗器,用以限制開關操作時的涌流。串聯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諧波的過度放大和諧振的發生。
電抗器選擇方法
1.1?電抗率的選擇?
補償裝置接入處的背景諧波為3次?
當接入電網處的背景諧波為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%的串聯電抗器,但應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限值,并且有一定的裕度。?
3次諧波含量較大,已經超過或接近國標限值,一般為12%;也可采用4.5%~6%與12%兩種電抗率的串聯電抗器混合裝設。?
補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(包括已經超過或接近國標限值),選擇4.5%~6%的串聯電抗器,忌用0.1%~1%的串聯電抗器。?
3次諧波含量略大,5次諧波含量較小,選擇0.1%~1%的串聯電抗器,但應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限值,并且有一定的裕度。?
3次諧波含量較大,已經超過或接近國標限值,選擇12%或12%與4.5%~6%的串聯電抗器混合裝設。?
補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、工業爐、單晶爐等大部分工業負荷為此類負荷)?
5次諧波含量較小,應選擇4.5%~6%的串聯電抗器。?5次諧波含量較大,應選擇4.5%的串聯電抗器。?
對于采用0.1%~1%的串聯電抗器,要防止對5次、7次諧波的嚴重放大或諧振;對于采用4.5%~6%的串聯電抗器,要防止對3次諧波的嚴重放大或諧振。?
補償裝置接入處的特征次背景嚴重超過了國標限值,需要諧波治理達到國標要求的需要經過專業的技術人員進行濾波設計并特殊定做濾波電抗和其它濾波組件負荷容量和配電變壓器容量相當時選擇并聯型無功補償兼諧波治理裝置。?負荷容量遠小于配電變壓器時選擇串聯型無功補償兼諧波治理裝置。?
1.2?電抗器類型的選擇?
電抗器按照結構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缺點,需要根據用電現場情況斟酌選擇。?
理想的電抗器應是有如下特點:無油、無噪音、體積小、線性度好、無漏磁、過流能力強、結構穩定、耐候性強等?
1.3?鐵芯電抗器?
體積小、漏磁小,損耗小,可以裝高壓柜內,但噪聲大,線性度差,有漏磁局部過熱的可能,易發生磁飽和,燒毀線圈。系統過壓、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外,還不能在室外運行。?
1.4?干式空芯電抗器?
線性度好,噪聲小,過流能力強,散熱能力強,機械結構簡單、堅固,戶內外都可使用,基本免維護,但體積大,占地面積大,漏磁范圍廣,對周圍的用電設備電磁干擾大,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,結構簡單、線性好、噪音小、維護方便,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、其電磁特性會呈現一定的非線性,嚴重時將不能保證電抗特性的線性度,且可能產生較大的諧波電流,對電網造成危害。?
在空芯電抗器繞組內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點。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。便于在柜內安裝,是無功補償比較好的串聯電抗器。
1.6?磁屏蔽電抗器?
在空心電抗器的基礎上加上內外鐵芯,保留空心電抗器的優勢,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%;
串聯濾波按上述調諧度配置電抗器,可滿足濾除各次諧波;并聯濾波為了避免在特征次諧波處與系統發生并聯諧振,一般調偏一些。濾波電抗器設計時需要考慮充分的諧波裕度,當流過大量高次諧波時,鐵芯電抗器很容易發生磁飽和,電抗率下降,進而放大高次諧波,引起系統諧振。