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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(chē)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(chē)產(chǎn)生的高次諧波濾掉，減小高次諧波對(duì)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(chǎng)電抗器的電感量測(cè)試較難，同時(shí)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(shí)，即給電抗器加了一個(gè)隨時(shí)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(shì)，磁通為：Φ=Φmsinωt。
三、詳細(xì)說(shuō)明
1.我們知道，建立磁場(chǎng)時(shí)，只需要從電源送入無(wú)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(chēng)為磁化電流，用Iro表示，也稱(chēng)為勵(lì)磁電流的無(wú)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(wú)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(guò)一個(gè)與電源UA同相位的電流送進(jìn)來(lái)。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(chēng)作勵(lì)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(guò)程中，鐵磁材中磁疇按外加磁場(chǎng)排列，由于磁疇的往復(fù)擺動(dòng)，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?？梢宰C明，磁滯損失正比于磁化時(shí)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(guò)網(wǎng)柵的橫斷面時(shí)，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(shí)，若IA不變，Ior也就相應(yīng)地減小。換句話說(shuō)，電抗器的勵(lì)磁電流IA=Ior+Ioa中有功分量增大，無(wú)功分量減小，這對(duì)于變電所來(lái)說(shuō)是非常不利的，網(wǎng)柵中的有功分量會(huì)轉(zhuǎn)化為很大的熱量。

3.這個(gè)有功分量我們沒(méi)有具體的測(cè)量，但從現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況來(lái)看，當(dāng)電抗器投入運(yùn)行時(shí)，網(wǎng)柵振動(dòng)，電抗器底部絕緣瓷瓶連接地線處振動(dòng)比較大(發(fā)出較大的振動(dòng)聲)，同時(shí)網(wǎng)柵發(fā)熱。電抗器投入時(shí)間越長(zhǎng)，網(wǎng)柵越熱，網(wǎng)柵門(mén)的鎖熱得發(fā)紅，網(wǎng)柵燙手。針對(duì)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(lái)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(duì)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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