電力系統(tǒng)中限流電抗器的應(yīng)用研究論文

1、LOGO電電力系力系統(tǒng)統(tǒng)中限流中限流電電抗器的抗器的應(yīng)應(yīng)用用研研究究論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容u第一部分第一部分 電抗器的概述電抗器的概述u第二部分第二部分 限流電抗器在電力系統(tǒng)中的作用分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的作用分析u第三部分第三部分 限流電抗器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)例分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用實(shí)例分析 u第四部分第四部分 結(jié)論與分析結(jié)論與分析u第五部分第五部分 限流電抗器行情的回顧與展望限流電抗器行情的回顧與展望1.電抗器的概述電抗器的概述u1 電抗器原理電抗器原理 母線串聯(lián)電抗器以后，發(fā)生短路故障時(shí)，電抗器母線串聯(lián)電抗器以后，發(fā)生短路故障時(shí)，電抗器上的電壓降落較大，所以

2、也起到了維持母線電壓上的電壓降落較大，所以也起到了維持母線電壓水平的作用，使母線上的電壓波動(dòng)較小，保證了水平的作用，使母線上的電壓波動(dòng)較小，保證了非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。u2 電抗器的結(jié)構(gòu)電抗器的結(jié)構(gòu) 電抗器是導(dǎo)線繞成螺線管形式，稱空心電抗器；電抗器是導(dǎo)線繞成螺線管形式，稱空心電抗器；在螺線管中插入鐵心，稱鐵心電抗器在螺線管中插入鐵心，稱鐵心電抗器u3 電抗器的作用。電抗器的作用。 降低工頻暫態(tài)過(guò)電壓，改善長(zhǎng)輸電線路上的電壓降低工頻暫態(tài)過(guò)電壓，改善長(zhǎng)輸電線路上的電壓分布，減輕了線路上的功率損失。分布，減輕了線路上的功率損失。1.電抗器的概述

3、電抗器的概述u4 電抗器的分類電抗器的分類 按結(jié)構(gòu)及冷卻介質(zhì)：分為空心式、鐵心式、干式按結(jié)構(gòu)及冷卻介質(zhì)：分為空心式、鐵心式、干式、油浸式等；、油浸式等； 按接法：分為并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電抗器；按接法：分為并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電抗器； 按功能：分為限流和補(bǔ)償；按功能：分為限流和補(bǔ)償； 按用途：按具體用途細(xì)分，例如限流電抗器、濾按用途：按具體用途細(xì)分，例如限流電抗器、濾波電抗器、平波電抗器等。波電抗器、平波電抗器等。2.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的作用分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的作用分析u 限流電抗器在限流電抗器在35kv以下線路的作用以下線路的作用 根據(jù)實(shí)例分析：根據(jù)實(shí)例分析：限流電抗器在限流電抗器在該該

4、系統(tǒng)中系統(tǒng)中有利于高壓側(cè)的繼有利于高壓側(cè)的繼電分級(jí)保護(hù)電分級(jí)保護(hù)，有利于電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，有利于電氣設(shè)備的安全運(yùn)行；限流電抗器在；限流電抗器在該系統(tǒng)中該系統(tǒng)中有利于降低低壓側(cè)的短路電流有利于降低低壓側(cè)的短路電流，降低低壓保護(hù)電，降低低壓保護(hù)電器的工程投資，具有器的工程投資，具有經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性。u 220 kV變電站變電站10 kV側(cè)限流電抗器對(duì)系統(tǒng)的影響側(cè)限流電抗器對(duì)系統(tǒng)的影響 根據(jù)實(shí)例分析根據(jù)實(shí)例分析:加裝電抗器后主要加裝電抗器后主要造成后備保護(hù)靈敏度不足造成后備保護(hù)靈敏度不足，不能滿足規(guī)程中母線故障靈敏度的要求。且采用這種運(yùn)，不能滿足規(guī)程中母線故障靈敏度的要求。且采用這種運(yùn)行方式的變電站行

5、方式的變電站10kV母線故障時(shí)僅能由主變壓器母線故障時(shí)僅能由主變壓器10kV側(cè)側(cè)后備保護(hù)切除，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，短路電流大，易造成設(shè)備損后備保護(hù)切除，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，短路電流大，易造成設(shè)備損壞，且無(wú)后備保護(hù)動(dòng)作，造成事故擴(kuò)大。若參數(shù)選擇不當(dāng)壞，且無(wú)后備保護(hù)動(dòng)作，造成事故擴(kuò)大。若參數(shù)選擇不當(dāng)，可能造成串聯(lián)諧振。，可能造成串聯(lián)諧振。2.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的作用分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的作用分析u500 kV 限流電抗器對(duì)瞬態(tài)電壓影響及過(guò)電壓耐限流電抗器對(duì)瞬態(tài)電壓影響及過(guò)電壓耐受分析受分析 在在單相短路單相短路情況下，會(huì)使變電站側(cè)的斷路器瞬態(tài)情況下，會(huì)使變電站側(cè)的斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓有所增加。這使斷路器瞬

6、態(tài)恢復(fù)電壓超恢復(fù)電壓有所增加。這使斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓超過(guò)了規(guī)定值；而過(guò)了規(guī)定值；而另一另一側(cè)的斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓后側(cè)的斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓后會(huì)有所減小，但不管是否安裝串聯(lián)電抗器，斷路會(huì)有所減小，但不管是否安裝串聯(lián)電抗器，斷路器的瞬態(tài)恢復(fù)電壓都器的瞬態(tài)恢復(fù)電壓都超過(guò)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限制了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限制； 在在三相短路三相短路情況下，不論是否加入串聯(lián)電抗器，情況下，不論是否加入串聯(lián)電抗器，斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓都已經(jīng)斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓都已經(jīng)超過(guò)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值值；3.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析u短路電流限流開(kāi)斷器短路電流限流開(kāi)斷器 現(xiàn)代現(xiàn)代電力

7、系統(tǒng)的短路電流水平隨著電源容量的增電力系統(tǒng)的短路電流水平隨著電源容量的增加和電網(wǎng)的擴(kuò)大而急劇上升加和電網(wǎng)的擴(kuò)大而急劇上升, 常規(guī)斷路器很難滿常規(guī)斷路器很難滿足開(kāi)斷電流要求足開(kāi)斷電流要求.我們采用這種短路電流限流開(kāi)斷我們采用這種短路電流限流開(kāi)斷器器3.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析u短路電流限流開(kāi)斷器短路電流限流開(kāi)斷器的工作原理的工作原理 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí), 快速隔離器內(nèi)部的電流快速隔離器內(nèi)部的電流傳感器檢測(cè)到主回路中的短路電流信號(hào)傳感器檢測(cè)到主回路中的短路電流信號(hào), 將其傳將其傳遞給高壓側(cè)電子控制器遞給高壓側(cè)電子控制器, 由電子

8、控制器進(jìn)行信號(hào)由電子控制器進(jìn)行信號(hào)分析和處理分析和處理, 若短路電流信號(hào)超過(guò)整定值若短路電流信號(hào)超過(guò)整定值, 電子控電子控制器將發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)制器將發(fā)出點(diǎn)火信號(hào), 使快速隔離器中的執(zhí)行系使快速隔離器中的執(zhí)行系統(tǒng)點(diǎn)火統(tǒng)點(diǎn)火, 利用微型火工元件將斷口在數(shù)百微秒內(nèi)利用微型火工元件將斷口在數(shù)百微秒內(nèi)高速斷開(kāi)高速斷開(kāi);在其開(kāi)斷的過(guò)程中在其開(kāi)斷的過(guò)程中, 故障電流轉(zhuǎn)移到特故障電流轉(zhuǎn)移到特種高壓熔斷器中種高壓熔斷器中, 由熔斷器熄滅電弧由熔斷器熄滅電弧. 此裝置具有此裝置具有高開(kāi)斷能力、高速動(dòng)作、靈敏度高高開(kāi)斷能力、高速動(dòng)作、靈敏度高等等特點(diǎn)特點(diǎn)3.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的

9、應(yīng)用實(shí)例分析u采用限流開(kāi)關(guān)與限流電抗器并聯(lián)是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用采用限流開(kāi)關(guān)與限流電抗器并聯(lián)是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的限流保護(hù)方案的限流保護(hù)方案, 不但解決了高壓斷路器選擇的不但解決了高壓斷路器選擇的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性, 而且從根本上避免了正常運(yùn)行中串入限而且從根本上避免了正常運(yùn)行中串入限流電抗器帶來(lái)的電壓降流電抗器帶來(lái)的電壓降.電能損耗等問(wèn)題電能損耗等問(wèn)題, 提高了提高了變電站的功率因數(shù)變電站的功率因數(shù),電能質(zhì)量電能質(zhì)量, 有利于系統(tǒng)的安全有利于系統(tǒng)的安全節(jié)能運(yùn)行節(jié)能運(yùn)行, 是是FCLI的典型應(yīng)用方式之一的典型應(yīng)用方式之一.u大容量高速開(kāi)關(guān)與限流電抗器并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)用大容量高速開(kāi)關(guān)與限流電抗器并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)用uFSR裝置裝

10、置3.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析3.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析uFSR工作原理工作原理 短路故障發(fā)生，接到測(cè)控單元的分?jǐn)嗝詈螅搪饭收习l(fā)生，接到測(cè)控單元的分?jǐn)嗝詈?，F(xiàn)S爆破斷開(kāi)；爆破斷開(kāi)；FU為高壓限流熔斷器，為高壓限流熔斷器，F(xiàn)S分?jǐn)嗪笕謹(jǐn)嗪笕慷搪冯娏鞅黄攘魅瞬慷搪冯娏鞅黄攘魅薋U中，經(jīng)中，經(jīng)FU熔斷；熔斷；FR為氧為氧化鋅非線性組件，在化鋅非線性組件，在FU熔斷時(shí)的弧壓作用下由截熔斷時(shí)的弧壓作用下由截止變?yōu)閷?dǎo)通，吸收能量，減輕止變?yōu)閷?dǎo)通，吸收能量，減輕FU中的電弧壓力，中的電弧壓力，并把開(kāi)斷

11、過(guò)程中的過(guò)電壓限制在設(shè)備允許的并把開(kāi)斷過(guò)程中的過(guò)電壓限制在設(shè)備允許的25倍的相電壓以內(nèi)倍的相電壓以內(nèi)uFSR與限流電抗器并聯(lián)的特點(diǎn)與限流電抗器并聯(lián)的特點(diǎn) 正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)電抗器被正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)電抗器被FSR短接，電流基本上短接，電流基本上全部從全部從FSR中流過(guò)，從根本上中流過(guò)，從根本上避免了避免了正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí)電抗器帶來(lái)的電抗器帶來(lái)的電壓波動(dòng)、電能損耗和漏磁場(chǎng)、各電壓波動(dòng)、電能損耗和漏磁場(chǎng)、各段母線電壓段母線電壓不一致等問(wèn)題。不一致等問(wèn)題。3.限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析限流電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例分析uFSR裝置應(yīng)用效果裝置應(yīng)用效果 由于由于FSR組成器件的物理特性決定了組

12、成器件的物理特性決定了FSR的快速的快速性和限流性，可以使發(fā)電機(jī)、變壓器及短路器不性和限流性，可以使發(fā)電機(jī)、變壓器及短路器不再受短路電流峰值的沖擊，再受短路電流峰值的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，同時(shí)解決了因電抗器限制系統(tǒng)短路電流而帶來(lái)，同時(shí)解決了因電抗器限制系統(tǒng)短路電流而帶來(lái)的電能損耗、系統(tǒng)電壓波動(dòng)、各段母線電壓不一的電能損耗、系統(tǒng)電壓波動(dòng)、各段母線電壓不一致、漏磁場(chǎng)等問(wèn)題，而且還保留了串聯(lián)電抗器限致、漏磁場(chǎng)等問(wèn)題，而且還保留了串聯(lián)電抗器限制短路電流，提高母線殘壓的功能，制短路電流，提高母線殘壓的功能，使發(fā)電機(jī)組使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)壓方便，并且節(jié)能明顯運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)壓方便，并且

13、節(jié)能明顯。5.限流電抗器行情的回顧與展望限流電抗器行情的回顧與展望u 我國(guó)限流電抗器發(fā)展歷史我國(guó)限流電抗器發(fā)展歷史u 50年代初，沈變年代初，沈變就開(kāi)始生產(chǎn)用水泥電抗器電纜繞制的各種就開(kāi)始生產(chǎn)用水泥電抗器電纜繞制的各種規(guī)格規(guī)格10kV級(jí)限流電抗器，繞組繞完后用混凝土澆注使其成級(jí)限流電抗器，繞組繞完后用混凝土澆注使其成為整體。限流電抗器本身容量并不大，一般在為整體。限流電抗器本身容量并不大，一般在2.5Mvar以以下，但要承受最多可達(dá)額定電流下，但要承受最多可達(dá)額定電流25倍的短路電流下的動(dòng)、倍的短路電流下的動(dòng)、熱穩(wěn)定。因?yàn)橐蘖鳎姼兄翟诤艽箅娏鞣秶鷥?nèi)應(yīng)為線性熱穩(wěn)定。因?yàn)橐蘖鳎姼兄翟诤艽箅?/p>

14、流范圍內(nèi)應(yīng)為線性，所以都是空心干式。，所以都是空心干式。 u 90年代以后年代以后，隨著隨著多層并聯(lián)、環(huán)氧樹(shù)脂包封多層并聯(lián)、環(huán)氧樹(shù)脂包封技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展，限流電抗器多數(shù)采用干式空心并聯(lián)電抗器相同的技術(shù)生產(chǎn)限流電抗器多數(shù)采用干式空心并聯(lián)電抗器相同的技術(shù)生產(chǎn)，由，由環(huán)氧玻璃絲來(lái)確保短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定環(huán)氧玻璃絲來(lái)確保短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定。根據(jù)我國(guó)電力系。根據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式，只有統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式，只有500kV系統(tǒng)采用中性點(diǎn)小電抗系統(tǒng)采用中性點(diǎn)小電抗接地。這種小電抗正常工作時(shí)實(shí)質(zhì)上只有很小的不平衡電接地。這種小電抗正常工作時(shí)實(shí)質(zhì)上只有很小的不平衡電流通過(guò)，但在系統(tǒng)單相接地故障時(shí)卻要求承受巨大

15、短路電流通過(guò)，但在系統(tǒng)單相接地故障時(shí)卻要求承受巨大短路電流下的動(dòng)、熱穩(wěn)定。這種電抗器容量不大，用量不多，但流下的動(dòng)、熱穩(wěn)定。這種電抗器容量不大，用量不多，但要求可靠性高，要求可靠性高，目前多數(shù)用油浸空心式，外加屏蔽目前多數(shù)用油浸空心式，外加屏蔽。5.限流電抗器行情的回顧與展望限流電抗器行情的回顧與展望u 電抗器未來(lái)發(fā)展前景電抗器未來(lái)發(fā)展前景 電能是最清潔又容易受控的能源，而電抗器作為無(wú)功補(bǔ)償電能是最清潔又容易受控的能源，而電抗器作為無(wú)功補(bǔ)償手段，在電力系統(tǒng)中是不可缺少的。手段，在電力系統(tǒng)中是不可缺少的。晶閘管的廣泛應(yīng)用晶閘管的廣泛應(yīng)用，電解整流裝置中，電解整流裝置中，自飽和電抗器有逐漸被取代之勢(shì)自飽和電抗器有逐漸被取代之勢(shì)。用晶。用晶閘管代替二極管整流，由晶閘管微調(diào)電壓，同樣起到飽和閘管代替二極管整流，由晶閘管微調(diào)電壓，同樣起到飽和電抗器的作用，而又免除了飽和電抗器帶來(lái)的損耗和噪聲電抗器的作用，而又免除了飽和電抗器帶來(lái)的損耗和噪聲。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，在經(jīng)濟(jì)上晶閘管代替二極管。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，在經(jīng)濟(jì)上晶閘管代替二極管也是可行的。目前至少在化工電解方面已非常普遍采用晶也是