比较两种形式限流电抗器
网络整理 2021-11-25

很多人对电抗器不是太了解,其实所谓电抗器,实质上是一个无导磁材料的空心线圈,也就是电抗器也叫电感器,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。

限流电抗器

在电力系统中,限流电抗器主要用于当电力变压器发生短路故障时限制短路电流,以便于断路器开端故障线路,并在断路器开断故障线路之前维持变电所母线电压于一定水平,使其它正常线路上的电气设备能够正常工作,降低短路电流对系统的冲击。

限流电抗器为空心结构,只有线圈,没有铁心,磁路为非导磁体,因而磁阻比较大,电感值较小并且为常数。过去生产的限流电抗器通常制成单相的水泥电抗器,现在逐渐被取代。我们现在常用的为绝缘压板和螺杆将绕好的线圈拉紧的夹持式。限流电抗器通常制成单相,所以所介绍内容均为单相情况。根据屏蔽材料的不同分为磁屏蔽式和铝屏蔽式。

限流电抗器是限制系统内的合闸涌流、高次谐波、短路故障电流等用途的感性元件。电抗器由铜或铝质线圈制成。冷却方式有油浸和干式自冷方式。支持物的结构有水泥柱式和夹持式等。

对于特种用途的电抗器,如电机起动用电抗器等无统一规格。用于限制合闸涌流的串联电抗器按照断路器、电流互感器的允许涌流值进行选择。用于限制高次谐波和涌流的串联电抗器的电抗值则按照所限制的谐波与电容器容量选择。串联电抗器的长期允许电流等于1.35倍额定电流时,电抗值不应低于90%额定电抗值。

两种形式限流电抗器的结构

1)磁屏蔽式空心限流电抗器

如图1.所示,磁屏蔽式限流电抗器为双柱并联结构。由于磁通方向相反,因此A、B两柱的绕向完全相反。线圈上下分别有端圈和压板保证绝缘性能和机械性能。为了减少漏磁通对限流电抗器周围设备或组件的影响,压板上下分别放置磁屏蔽。共四根拉螺杆贯穿磁屏蔽起到拉紧固定作用。

2)铝屏蔽式空心限流电抗器

如图2.所示,铝屏蔽式限流电抗器为单柱空心结构,主要组成部分为线圈及铝屏蔽。设电抗器总电感为L总,线圈空心电感为L,铝屏蔽削弱部分电感为ΔL,那么L总=L-ΔL。线圈的空心电感L与线圈匝数、平均半径、辐向尺寸以及高度有关,而ΔL除了与这些有关以外,还有一个重要参数是线圈到铝屏的距离,一般来说,这个距离越远,铝屏对电感的削弱程度越小,反之则越大。

两种形式限流电抗器的结构

3、两种结构的比较

1)磁屏蔽结构为双柱并联,有完整的磁路,整体限流电抗器的电感即为每个线圈电感的1/2,计算值与实测值偏差较小。另外,由于两柱并联,可以满足电流大,阻抗小的要求。如果电流特别大时,每个线圈可以采用中部进线,上下两臂并联的形式,而不必因为电流大必需选用多根导线的结构。但由于磁屏蔽的叠积方式原因,磁屏蔽结构的限流电抗器其外限有尖角,对变压器线圈距离必须严格保证,因此占用的空间较大。

2)铝屏蔽结构为单柱,占用空间小,外限圆滑,到变压器线圈的绝缘距离小。但是铝屏结构采用首末端出线,当电流很大时需采用多匝导线辐向并绕的方式,甚至采用轴向辐向同时并绕。由于选用这种结构限流电抗器通常对尺寸限制较大,线圈平均半径一般较小,不适宜选用换位导线。所以一般采用多根纸包铜扁线并绕,由于换位空间不足,则线圈形式可采用螺旋式交叉换位。这种结构的缺点是,当铝屏与线圈距离过小时,ΔL占L总的比值会很大,L值小,有可能无论怎样增加线匝,L值也不再增加。而且,L总太大,L太小,非常浪费材料。并且,当铝屏与线圈距离近时,各项数据将超过经验公式和经验值,ΔL计算值偏差很大,可能无法满足对阻抗的要求。因此,这种结构的限流电抗器铝屏半径不可太小,且更适合电流和阻抗都不大的情况。

两种结构的限流电抗器,各有适用的范围,也有各自不同的优缺点。目前来说,双柱磁屏蔽式应用较多,经验比较丰富。单柱铝屏蔽式因为其特点,只在变压器油箱内空间不足时有过几次应用。因此,设计时应根据电流、阻抗及适用的尺寸等各种参数做出不同的选择和调整。

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