浅谈电力系统中的电抗器应用分析

      摘 要：电抗器依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器，电力系统网中所采用的电抗器，实质上是一个无导磁材料的空心线圈，它可以根据需要布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。

　　关键词：电抗器限流；电力系统；电抗器应用；电抗器的分类；电抗器的作用；
　　
　　引言：在电力系统中，众多水电站为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流，由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。
　　
　　一、电抗器的分类
　　由于电网容量的扩大，使得系统短路容量的额定值迅速增大。如在500kV变电所的低压35kV侧， 最大的三相对称短路电流有效值已经接近50kA。为了限制输电线路的短路电流，保护电力设备，必须安装电抗器，电抗器能够减小短路电流和短路瞬间系统的电压保持不变。电抗器按用途分为七种：
　　1、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。
　　2、起动电抗器：与电动机串联，限制其起动电流。
　　3、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。
　　4、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。
　　5、电炉电抗器：与电炉变压器串联，限制其短路电流。
　　6、限流电抗器：串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。
　　7、滤波电抗器：用于整流电路中减少不平稳电流(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。
　　
　　二、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。
　　电抗器按接线可分为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和滤波。
　　(1) 并联电抗器：在超高压远距离输电系统中，连接于变压器的三次线圈上。用于补偿线路的电容性充电电流，限制系统电压升高和操作过电压，保证线路可靠运行。
　　(2) 串联电抗器：安装在电容器回路中，在电容器回路投入时起到抑制冲击电流的作用，同时还与电容器组一起组成调谐回路，起特定的谐波滤除作用。
　　
　　三、电抗器使用期限的问题
　　电抗器在额定负载下长期正常运行的时间，就是所谈的电抗器的使用期限。电抗器使用期限由制造它的材料所决定。制造电抗器的材料有金属材料和绝缘材料两大类。金属材料耐高温，而绝缘材料长期在较高的温度、电场和磁场作用下，会逐渐失去原有的力学性能和绝缘性能，例如变脆、机械强度减弱、电击穿。这个渐变的过程就是绝缘材料的老化。温度愈高，绝缘材料的力学性能和绝缘性能减弱得越快；绝缘材料含水分愈多，老化也愈快。电抗器中的绝缘材料要承受电抗器运行产生的负荷和周围环境的作用，这些负荷的总和、强度和作用时间决定绝缘材料的使用期限。
　 
　　四、电抗器的运用实例
　　随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，如低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置，特别是静止变流器的采用，由于它是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，从而引起电网的多次谐波。 这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，形成了对电网的严重危害。因此电抗器在电力系统中被广泛运用，其保护作用显而易见，故在各大、中、小型水电站水轮发电机中性点、出线侧、进线侧均装有各类型电抗器，如：
　　1、河北张河湾抽水蓄能水电站发电电动机电动工况启动回路中接3组限流电抗器，限流电抗器布置于主变及开关室管道层1#2#，3#4#主变室之间的电抗器室内，分别通过离相封闭母线T接到1＃、3＃机主母线上(包括在输入侧限流电抗器和输出侧限流电抗器)等。
　　
　　2、安徽响水涧抽水蓄能水电站发电电动机电动工况启动回路中的输入电抗器2组6只、输出电抗器1组3只直流电抗器2台，分别布置于主变洞高程-29.10m SFC室、高程-36.60m的SFC变压器室、1#2#机间、3#4#机间电抗器室及1#、2#高压厂变室内，分别通过离相封闭母线T接到1#2#、3#4#机主母线上等。
　　
　　3、福建仙游抽水蓄能水电站发电电动机电动工况启动的输入电抗器、直流平波电抗器，在1#和4#机主回路通过分支母线与SFC输入电抗器连接等。
　　4、三峡左岸及右岸水轮发电机组500kV升压变中性点电抗器接地等。
　　5、三峡地电500kV并联电抗器，布置在高程151.5m地面升压站并联电抗器布置室内，三相并联电抗器连接成星形，中性点经小电抗器接地。
　　6、向家坝左岸及右岸水电站500kV升压变压器中性点经702kVA电抗器接地。
　　7、金沙江观音岩水电站500kV敞开式出线站线路通信电抗器(阻波器)，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备等。
　　8、青海黄河黄丰水电站、大河家水电站330kV 升压变压器中性点经小电抗器接地。
　　9、苗家坝水电站330kV升压变压器中性点经小电抗器接地。
　　10、新疆和田波波娜水电站水轮发电机组中性点消弧线圈、发电机高压出口柜和厂用电10kV高压开关柜串联的电抗器等。
　　
      五、结论
　　随着电力工业的迅速发展，大量的发电厂、变电站也应运而生。而电力系统是否稳定运行直接影响着社会的稳定和经济的发展，因此为电网提供能源的源头――发电厂、水电站是否稳定和安全也显得极其关键，电抗器作为发电厂、水电站及变电站的主要电气设备，其制造、技术、安装及运行质量直接影响到电网的安全平稳运行，因此，电抗器在电力系统中不可或缺，其保护作用也显得尤为重要和突出。