限流電抗器工作原理

電力網(wǎng)中所采用的電抗器，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)無導(dǎo)磁材料的空心線圈。它可以根據(jù)需要布置為垂直、水平和品字形三種裝配形式。在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)值很大的短路電流。如果不加以限制，要保持電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定是非常困難的。因此，為了滿足某些斷路器遮斷容量的要求，常在出線斷路器處串聯(lián)電抗器，增大短路阻抗，限制短路電流。

由于采用了電抗器，在發(fā)生短路時(shí)，電抗器上的電壓降較大，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，保證了非故障線路上的用戶電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

一般用于配電線路。從同一母線引出的分支饋線上往往串有限流電抗器，以限制饋線的短路電流，并維持母線電壓，不致因饋線短路而致過低。

發(fā)電廠和變電站中裝限流電抗器的目的是限制短路電流，以便能經(jīng)濟(jì)合理地選擇電器。電抗器按安裝地點(diǎn)和作用不同可分為線路電抗器、母線電抗器及變壓器回路電抗器。

(1)線路電抗器。為了使出線能選用輕型斷路器以及減小饋線電纜的截面，常將線路電抗器串接在電纜饋線上。當(dāng)線路電抗器后發(fā)生短路時(shí)，它不僅限制了短路電流，還能維持較高的母線剩余電壓，以提高供電的可靠性。由于電纜的電抗值較小且有分布電容，即使短路發(fā)生在電纜末端，也會(huì)產(chǎn)生和母線短路差不多大小的短路電流。

(2)母線電抗器。母線電抗器串接在發(fā)電機(jī)電壓母線的分段處或主變壓器的低壓側(cè)，用來限制廠內(nèi)、外短路時(shí)的短路電流，也稱為母線分段電抗器。當(dāng)線路上或一段母線上發(fā)生短路時(shí)，它能限制另一段母線提供的短路電流。若能滿足要求，可省去在每條線路上裝設(shè)電抗器，以節(jié)省工程投資，但它限制短路電流的效果較小。

(3)變壓器回路電抗器。它安裝在變壓器回路中，用于限制短路電流，以使變壓器回路能選用輕型斷路器。

限流電抗器按結(jié)構(gòu)形式不同可分為混凝土柱式限流電抗器和干式空心限流電抗器，它們又各分為普通電抗器和分裂電抗器兩類。

(1)混凝土柱式限流電抗器。在電壓為6～lOkV的屋內(nèi)配電裝置中，我國廣泛采用混凝土柱式限流電抗器(又稱水泥電抗器)。它由繞組、水泥支柱及支柱絕緣子構(gòu)成，如圖《水泥電抗器結(jié)構(gòu)》所示。

繞組由紗包紙絕緣的多芯鋁線在同一平面上繞成螺線形的餅式線圈疊在一起構(gòu)成。為了避免磁路飽和，使電感值保持不變，常采用沒有鐵芯的空心電感繞組。

在沿繞組圓周位置均勻?qū)ΨQ的地方設(shè)有支架，在支架上澆注水泥成為水泥支柱，作為電抗器的骨架，并把繞組固定在骨架上。澆注成形后再放入真空罐中干燥，因水泥的吸濕性很大，所以，干燥后需涂漆，以防止水分浸入水泥中。

水泥電抗器具有結(jié)構(gòu)較簡單、運(yùn)行安全、可靠性高、電抗值線性度好、維護(hù)簡單、不易燃、價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是尺寸大、笨重。

(2)分裂電抗器。為了限制短路電流和使母線有較高的殘壓，要求電抗器有較大的電抗；而為了減少正常運(yùn)行時(shí)電抗器中的電壓和功率損失，要求電抗器有較小的電抗。這是一個(gè)矛盾，采用分裂電抗器有助于解決這一矛盾。

分裂電抗器在結(jié)構(gòu)上與普通電抗器相似，只是在繞組中心有一個(gè)抽頭，繞組形成兩個(gè)支，其額定電流、自感抗相等。一般中間抽頭用來連接電源，兩個(gè)分支連接兩組大致相等的負(fù)載。由于兩分支有磁耦合，故正常運(yùn)行和其中一個(gè)分支短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的電抗值。

若分裂電抗器與普通電抗器的電抗值相等，兩者在短路時(shí)的限流作用相同。但正常運(yùn)行時(shí)，分裂電抗器的電壓損失只有普通電抗器的一半，而且比普通電抗器多供一倍數(shù)目的出線，從而減少了電抗器數(shù)量，減少了設(shè)備投資和占地面積，因而被廣泛應(yīng)用。

(3)干式空心限流電抗器。這是近年發(fā)展的新型限流電抗器。其繞組采用多根并聯(lián)小導(dǎo)線多股并行繞制，匝間絕緣強(qiáng)度高，因此損耗比水泥電抗器低得多；采用環(huán)氧樹脂浸透的玻璃纖維包封，整體高溫固化，因此整體性強(qiáng)、質(zhì)量輕、噪聲低、機(jī)械強(qiáng)度高、可承受大短路電流的沖擊；繞組層間有通風(fēng)道，對(duì)流自然冷卻性能好，且電流均勻分布在各層，動(dòng)、熱穩(wěn)定性高；電抗器外表面涂以特殊的抗紫外線老化的耐氣候樹脂涂料，能承受戶外惡劣的氣候條件，可在戶內(nèi)、外使用。

電抗器容量計(jì)算公式是： SN= Ud% x( Up/ √3) x IN ， IN的單位是A。