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      應(yīng)用案例

      干式空芯電抗器應(yīng)用于鐵路供電系統(tǒng)中

      一、概   述
      1.為保證列車的正常運(yùn)行,牽引網(wǎng)電壓任何一點(diǎn)不低于21kV,在最嚴(yán)重的情況下不得低于19kV,因此,我們必須提高牽引網(wǎng)的電壓。一般情況都采用并聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣郀恳W(wǎng)的電壓。
      2.在變電所中電容器補(bǔ)償裝置連接方式如圖1。電容C1,C2為補(bǔ)償電容,L1,L2為放電線圈,DK是濾波電抗器。
      二、接線方式
      1.電抗器的作用是將電力機(jī)車產(chǎn)生的高次諧波濾掉,減小高次諧波對電力系統(tǒng)的影響。近幾年,出現(xiàn)了新型戶外干式空心電抗器,這種電抗器克服了充油式電抗器的缺點(diǎn),具有噪聲小,檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。但是這種電抗器也存在不足的地方:在現(xiàn)場電抗器的電感量測試較難,同時在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這種干式空心電抗器不適于使用鐵網(wǎng)柵。
      2.當(dāng)電抗器投入運(yùn)行時,即給電抗器加了一個隨時間作正弦變化的電流i,表示為:其中ω=2πf,i為初相角。
      3.電抗器加入電流i,從首端(A端或B端)進(jìn),尾端(DA或DB)流出。那么,電抗器線圈中產(chǎn)生磁通Φ。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,沿著電抗器線圈壓降方向線圈ADA(或BDB)兩端感應(yīng)電勢,磁通為:Φ=Φmsinωt。 
      三、詳細(xì)說明
      1.我們知道,建立磁場時,只需要從電源送入無功功率。因此產(chǎn)生磁通Φm的電流與磁通Φm同相位,而落后電壓源電壓UA的相位為90º,稱為磁化電流,用Iro表示,也稱為勵磁電流的無功分量。鐵磁材料的磁導(dǎo)率μ比非鐵磁材料大得多,約為幾百倍。在交變的磁化條件下,鐵網(wǎng)柵中存在著磁滯現(xiàn)象,有磁滯損耗。建立磁通Φm除了從電源送入無功功率外,還需要送入有功功率,以提供網(wǎng)柵中磁滯損耗所需要的有功功率。顯然,有功功率只有通過一個與電源UA同相位的電流送進(jìn)來。另外,通交變的磁通Φm,網(wǎng)柵中還有較大的渦流存在,在渦流的作用下也產(chǎn)生很大的熱損失,即為渦流損失。
      2.網(wǎng)柵中磁滯損耗及渦流損耗的電流稱作勵磁電流的有功分量Ioa,磁滯和渦流損耗的結(jié)果消耗了有功功率,而在網(wǎng)柵中轉(zhuǎn)化為熱能。網(wǎng)柵為鐵質(zhì)材料,導(dǎo)磁率μ非常大。在磁化過程中,鐵磁材中磁疇按外加磁場排列,由于磁疇的往復(fù)擺動,所以要遇到彼此間的阻力,就消耗一定的能量。這部分由于磁滯現(xiàn)象產(chǎn)生的、以熱的形式散失掉的能量就是磁滯損耗。而往復(fù)交變磁化的頻率愈高,磁滯損失也愈多。可以證明,磁滯損失正比于磁化時所用電流的頻率,因而網(wǎng)柵中有磁滯損耗也就以熱的形式散失掉。另外當(dāng)交變磁通的Φm通過網(wǎng)柵的橫斷面時,斷面上有感應(yīng)電流產(chǎn)生,在渦流的作用下,產(chǎn)生熱損失即渦流損失。渦流損耗與電抗器線圈中的電流頻率的平方成正比,而網(wǎng)柵又是導(dǎo)磁率很強(qiáng)的鐵質(zhì)材料組成的閉合回路,從而使得Φm產(chǎn)生的渦流也比較大,即Ioa比較大。由IA=Ior+Ioa可以看出Ioa增大時,若IA不變,Ior也就相應(yīng)地減小。換句話說,電抗器的勵磁電流IA=Ior+Ioa中有功分量增大,無功分量減小,這對于變電所來說是非常不利的,網(wǎng)柵中的有功分量會轉(zhuǎn)化為很大的熱量。
      3.這個有功分量我們沒有具體的測量,但從現(xiàn)場的運(yùn)行情況來看,當(dāng)電抗器投入運(yùn)行時,網(wǎng)柵振動,電抗器底部絕緣瓷瓶連接地線處振動比較大(發(fā)出較大的振動聲),同時網(wǎng)柵發(fā)熱。電抗器投入時間越長,網(wǎng)柵越熱,網(wǎng)柵門的鎖熱得發(fā)紅,網(wǎng)柵燙手。針對以上情況,我們把網(wǎng)柵全部更換掉,改用磚砌圍墻。這樣一來不但經(jīng)濟(jì)、節(jié)約、美觀,而且以上我們分析的不利因素全部消除,
      對于人身、設(shè)備都比較安全、可靠。實(shí)際應(yīng)用證明這是行之有效的好方法,可保證干式空心電抗器安全可靠的運(yùn)行。
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