什么是电抗器
电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗,用X表示。
电抗器也叫电感器,一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场,所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小,所产生的磁场不强,因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式,称空心电抗器;有时为了让这只螺线管具有更大的电感,便在螺线管中插入铁心,称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗,比较科学的归类是感抗器(电感器)和容抗器(电容器)统称为电抗器,然而由于过去先有了电感器,并且被称为电抗器,所以现在人们所说的电容器就是容抗器,而电抗器专指电感器。
电抗器的作用
电抗器按类型分为串联电抗器和并联电抗器,主要是使用它们的限流和滤波作用,具体的作用分别如下:
1、串联电抗器的作用:
串联电抗器主要用来限制短路电流,也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波,串联电抗器通常起限流作用。
2、并联电抗器的作用:
并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能,经常用于无功补偿。例如改善长输电线路上的电压分布;用来吸收电缆线路的充电容性无功;防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象等。
3、输入电抗器的作用:
输入电抗器是用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击,平滑电源电压中包含的尖峰脉冲,或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷, 有效地保护变频器和改善功率因数,它既能阻止来自电网的干扰,又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。
4、输出电抗器的作用:
输出电抗器主要作用是补偿长线(50-200m)分布电容的影响,并能抑制输出谐波电流,提高输出高频阻抗,有效抑制dv/dt.减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用。电容器在补偿功率的时候,往往会受到谐波电压和谐波电流的冲击,造成电容器损坏和功率因数降低,为此,需要在补偿的时候进行谐波治理。
5、直流电抗器的作用:
直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间,主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值,保持整流电流连续,减小电流脉冲值,使逆变环节运行更稳定及改善变频器的功率因数。
6、滤波电抗器作用:
滤波电抗器广泛用于高低压滤波柜中,与滤波电容器相串联,调谐至某一谐振频率,用来吸收电网中相应频率的谐波电流,以消除高次谐波对主变及系统中其它电器设备的危害。
滤波电抗器与电容器相串联后,不但能有效地吸收电网谐波,而且提高了系统的功率因数,对于系统的安全运行起到了较大的作用。
7、变频器电抗器作用:
变频器专用电抗器通常安装在变频器直流调速器的输入或输出端,可抵制变频器产生的3、5次谐波向电网传递,减少变频产生的谐波对其他元件的干扰,改善电网质量、提高功率因数并限制电网电压的异常波动和电网上的冲击电流、平抑波形、减少对变频器的影响。 除此之外,变频器电抗器还具有以下作用:
1)轻空载或轻负荷线路上的电容效应,以降低工频暂态过电压。
2)改善长输电线路上的电压分布。
3)使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡,防止无功功率不合理流动,同时也减轻了线路上的功率损失。
4)防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。
8、平波电抗器作用:
平波电抗器在整流电路中是个重要元件,在中频电源中主要作用是:
1) 限制短路电流,(逆变晶闸管换相时同时导通相当于整流桥负载直接短路)没有电抗器就直接短路。
2)抑制中频分量对工频电网的影响。
3) 滤波作用(整流电流带有交流成分;高频交流不一通过大电感)使整流输出波形连续,如不连续,就会出现电流为零的时间,这时逆变桥停止工作,造成整流桥开路的现象。
4)并联逆变电路的输入功率有无功分量的吞吐,逆变桥的输入电路中必定有储能的元件电抗器。
9、启动电抗器作用
交流异步电动机启动电流大,是额定电流的5—7倍,因此,大型电动机在启动时,会对电网产生较大的电压降,对线路的电气设备产生较大的影响。通常用降压的方法来限制电动机的启动电流。降压启动的可在电动机的线路上串联启动电抗器,一般匹配的电动机的功率在220KW—4800KW。
10、限流电抗器作用
当电力系统发生故障时,用来限制馈线过流的电抗器
电抗器的工作环境
1、海拔高度≤1500m(如超过,订货时要申明)。
2、运行环境温度-25℃~45℃,相对湿度不超过90[%]。
3、周围无有害气体,无易燃易爆物品。
4、电抗器装于柜内,应加装通风设备散热。
5、性能特点
6、电抗器有三相、单相之分。三相电抗器任二相电抗值之差不大于±3[%]
7、电抗器可用于400V或660V配电系统。
8、常用电抗器的电抗率种类有4.5[%]、5[%]、6[%]、7[%]、12[%]、13[%]等
9、电抗器的温升:铁芯85K,线圈95K。
10、绝缘水平:3kV/1min,无击穿与闪络。
11、电抗器噪声等级,不大于50dB。电抗器绝缘等级H级以上。
12、电抗器能在额定电压的1.1倍下长期运行。
13、电抗器在1.35倍额定电流下的电抗值,其下降值不大于5[%]。
14、电抗器技术数据
电抗器的原理图
电抗器的工作原理
电抗器电力网中所采用的电抗器,实质上是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时,会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制,要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此,为了满足某些断路器遮断容量的要求, 常在出线断路器处串联电抗器, 增大短路阻抗, 限制短路电流。
由于采用了电抗器,在发生短路时, 电抗器上的电压降较大,所以也起到了维持母线电压水平的作用,使母线上的电压波动较小,保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。
电抗器的选择与使用
电抗器是感抗器和容抗器的统称,因为在电气设备研究的历史上先出现的是电感器,并被称为电抗器,所以也将电容器称为容抗器。常见的电抗器有进线电抗器,用以限制电网中电压突变和操作过电压引起的电流冲击,并能平滑电源电压中包含的尖峰脉冲,起到提高电能质量的作用。单相直流电抗器主要是用于变频系统的直流环节与逆变环节之间,主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值。三相输出电抗器的主要作用是补偿长线分布电容的影响,并能抑制输出谐波电流,提高输出高频阻抗,起到保护变频器的作用。
常见的电抗器如铁芯式电抗器,此类电抗器的特点是体积小,漏磁和损耗也小,可以装在高压柜内使用,但是缺点就是噪声较大,容易发生磁饱和导致线圈烧毁,不具有很好的抑制谐波的能力和抗短路电流的能力。干式空芯电抗器过流能力强,机械结构也相对简单和牢固,也可以再户外使用,但是存在有功损耗高和对周围用电设备电磁干扰大灯缺陷。此外,还有半芯式电抗器和磁屏蔽电抗器等电抗器的类型。由此可见,变频器的种类及功能是多种多样的,在实际电力系统应用中,应根据需要选择功能不同的电抗器。