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          應用案例

          干式空芯電抗器應用于鐵路供電系統中

          一、概   述
          1.為保證列車的正常運行,牽引網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的電壓。一般情況都采用并聯電容補償的方法提高牽引網的電壓。
          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生的高次諧波濾掉,減小高次諧波對電力系統的影響。近幾年,出現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,檢修方便等優點。但是這種電抗器也存在不足的地方:在現場電抗器的電感量測試較難,同時在實踐中發現這種干式空心電抗器不適于使用鐵網柵。
          2.當電抗器投入運行時,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,電抗器線圈中產生磁通Φ。根據電磁感應定律,沿著電抗器線圈壓降方向線圈ADA(或BDB)兩端感應電勢,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,鐵網柵中存在著磁滯現象,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,網柵中還有較大的渦流存在,在渦流的作用下也產生很大的熱損失,即為渦流損失。
          2.網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果消耗了有功功率,而在網柵中轉化為熱能。網柵為鐵質材料,導磁率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。這部分由于磁滯現象產生的、以熱的形式散失掉的能量就是磁滯損耗。而往復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所用電流的頻率,因而網柵中有磁滯損耗也就以熱的形式散失掉。另外當交變磁通的Φm通過網柵的橫斷面時,斷面上有感應電流產生,在渦流的作用下,產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,而網柵又是導磁率很強的鐵質材料組成的閉合回路,從而使得Φm產生的渦流也比較大,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,網柵中的有功分量會轉化為很大的熱量。
          3.這個有功分量我們沒有具體的測量,但從現場的運行情況來看,當電抗器投入運行時,網柵振動,電抗器底部絕緣瓷瓶連接地線處振動比較大(發出較大的振動聲),同時網柵發熱。電抗器投入時間越長,網柵越熱,網柵門的鎖熱得發紅,網柵燙手。針對以上情況,我們把網柵全部更換掉,改用磚砌圍墻。這樣一來不但經濟、節約、美觀,而且以上我們分析的不利因素全部消除,
          對于人身、設備都比較安全、可靠。實際應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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