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              串聯諧振試驗之干式電抗器的應用
              2021-10-28

              華天電力專業生產串聯諧振設備,下面為大家分享串聯諧振試驗之干式電抗器的應用。



              隨著電網建設和輸電技術的發展,用環氧樹脂浸漬玻璃纖維包封干式堆芯代替水泥反應器和鐵心反應器是一個重要的發展趨勢,本文只分析了干式堆芯(以下簡稱堆芯)的功能和使用壽命。


              電抗器的作用:電抗器的限流和濾波作用


              隨著電網容量的擴大,系統的短路容量等級迅速增加,例如,在500kV變電站的35kV側,最大三相對稱短路電流的最大有效值接近50kA,為了限制傳輸線的短路電流并保護電力設備,必須安裝電抗器,該電抗器可以減小短路電流,并在短路時刻保持系統電壓不變。


              串聯諧振設備


              阻尼電抗器(串聯電抗器)安裝在電容器電路中,以在電容器電路投入運行時抑制浪涌電流,同時,它與電容器組一起構成一個濾波器,對每個諧波起到濾波器的作用?! ?/p>


              電抗器使用壽命的分析


              在額定負荷下,反應器的長期正常運行時間是反應器的使用壽命,反應器的使用壽命由材料決定,用于制造反應器的材料是金屬材料和絕緣材料,金屬材料耐高溫,然而,在高溫、電場和磁場的作用下,絕緣材料將逐漸失去其原有的力學性能和絕緣性能,例如脆性、機械強度降低和電氣故障,這個漸進的過程就是絕緣材料的老化,溫度越高,絕緣材料的力學性能和絕緣性能越弱,絕緣材料的含水量越高,老化越快,反應器中的絕緣材料必須承受反應器的運行和周圍環境的作用所產生的負荷,這些載荷、強度和作用時間的總和決定了絕緣材料的使用壽命。


              這些負荷包括熱、機械和電氣特性,以及環境溫度、化學污染、塵埃和各種射線。


              一方面,熱作用會引起絕緣材料分子結構中的斷鏈、分離反應和交叉鏈反應等化學變化;另一方面,由于金屬導體與相鄰絕緣材料的熱膨脹系數不同,會發生機械擠壓損傷。



              反應器運行產生的交變磁場引起的機械載荷有壓力、張力、拉伸、振動等,當機械應力高于臨界值時,絕緣材料將斷裂,在周圍環境中破壞反應堆的最重要因素是高溫和潮濕,其次是強光、灰塵、細砂、煙霧等,此外,還有生物效應(如真菌和細菌)以及一些動物(如白蟻)的損害,特別是在室外條件下的紫外線輻射會加速有機聚合物絕緣材料的老化。


              當反應堆運行時,其使用壽命將受到上述負荷和環境的影響,其中熱負荷和環境影響最大,由于反應堆繞組的熱穩定性溫升被認為是其在足夠的機械和電氣特性下的主要性能指標之一,為此,IEC和相關國家標準規定了使用各種耐溫絕緣材料的反應堆的工作溫升限值,如下表所示,當溫度升高高時,熱通量強度增加并且趨于不均勻,并且平均溫度和最熱點溫度之間的差也增加。


              當反應堆運行時,它的繞組既是導熱介質又是熱源,一般來說,它的溫度總是按照一定的規律在空間上呈曲線分布,電抗器繞組的溫升極限是以最熱點的溫升為基礎的,平均溫升是評價設計合理性和經濟性能優劣的重要指標,平均溫升與最大熱點溫升之間存在著規律性的關系,電抗器繞組絕緣的熱壽命和絕緣是否損壞是由繞組的最熱點溫升來決定的,不是普通的溫升來決定,根據Monte-Schenger(Montsingey)壽命規律計算了干式空心電抗器的使用壽命。


              在上述公式中,t是絕緣材料的使用壽命;a是一個常數(由反應堆用絕緣材料的耐溫等級決定);θ是一個常數,約為0.88;θ是絕緣材料的實際工作溫度。


              對于Montechinger壽命定律的半對數θ=f(Lnt),得到了一條包含方向常數(-1/α)的直線,即繞組的壽命(繞組的熱阻等級為A、B和H)和繞組的工作溫度。



              每種絕緣材料都有固定的溫度變化值,在一定的統計周期內,如果反應堆繞組的最熱溫度低于所用絕緣材料的最高允許溫度,絕緣材料的老化將緩慢,使用壽命將延長,相反,絕緣老化速度加快,壽命縮短,對于反應器的整個壽命,絕緣壽命的延長或縮短構成了對反應堆壽命的補償,將每種絕緣材料的壽命減半或加倍的溫度變化是固定的,A級為8℃,B級為8≤10℃,H級為12℃,由于A階,Δθ=8℃,因此,MonteSchengel生命定律又稱8℃定律,H能級一般稱為12℃定律。


              電抗器在無功補償裝置中的應用


              隨著我國500 kV電力系統的發展,大型變電站安裝靜態無功補償裝置的趨勢越來越明顯,靜止無功補償裝置對負荷突變的響應速度快(一般響應時間為10-20 ms),無功功率和電壓調節特性平穩,因為它能穩定電力系統的電壓,有效地提高電力系統的功率因數,抑制電壓波動,維持電力系統處于三相平衡狀態,抑制電力系統的次同步振蕩,此外,在電力系統的關鍵點安裝靜止無功補償器,可以降低電力系統的穩態過電壓,因此,為了保證電力系統的安全運行,大中型變電站需要安裝電容無功功率補償電抗器。



              并聯電抗器是無功補償裝置的重要組成部分,是用來提高電感無功以平衡電力系統中過電容無功的裝置,這是必要的,在電力系統開始的時候,當傳輸功率很小的時候,而在白天,當負荷很輕的時候,晚上很晚,在這兩種情況下,輸電線路的感應無功率都很小,由于電容效應,輸電線路產生的電容充電功率大于輸電線路吸收的感應無功率,滿足了電力系統無功平衡的需要,保持電力系統的電壓水平,否則,電力系統電壓過高,無法保證安全運行。



              近年來,為減少靜止無功補償裝置中晶閘管的數量,減少整個裝置的投資,電容器組(TSC)和并聯電抗器組(TCR)的容量有盡可能增大的趨勢,在一些靜態無功補償裝置中,TSC支路甚至被取消,完全被固定電容器組(FC)所取代,因此,為了保持靜止無功補償裝置無功功率和調壓特性的連續、平穩,有必要增加并聯電抗器的總容量,因此,并聯電抗器的數量有增加的趨勢。


              總之,每種絕緣材料都具有最高的絕緣溫度,當反應器繞組的最高溫度超過絕對最高溫度時,絕緣材料將迅速炭化,絕緣性能和力學性能將喪失,因此,如果反應堆經常超負荷,訂貨時必須與制造廠協商,設計時經常超負荷運行,以保證反應堆的必要運行壽命。


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