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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行，牽引網(wǎng)電壓任何一點不低于21kV，在最嚴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)電容補償?shù)姆椒ㄌ岣郀恳W(wǎng)的電壓。
2.在變電所中電容器補償裝置連接方式如圖1。電容C1，C2為補償電容，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，具有噪聲小，檢修方便等優(yōu)點。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，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)場的運行情況來看，當(dāng)電抗器投入運行時，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、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行。

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