楊成潤(rùn)

摘 要：在我國(guó)電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中，電抗器由于其明顯的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)越來(lái)越多地被應(yīng)用，并且在電氣應(yīng)用中取得了較好的效果。但是在實(shí)際的電抗器應(yīng)用過(guò)程中還是會(huì)存在一定的問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的安全運(yùn)行以及穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的負(fù)面影響。本文主要針對(duì)干式鐵芯串聯(lián)形式的電抗器的設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的分析，對(duì)運(yùn)行問(wèn)題給出具體的設(shè)計(jì)改進(jìn)思路，提升電抗器的設(shè)計(jì)能力以及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：干式鐵芯串聯(lián)；電抗器；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；噪聲；溫升

中圖分類(lèi)號(hào)：TM47 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 概述

在電抗器運(yùn)行的過(guò)程，會(huì)由于設(shè)計(jì)問(wèn)題造成一定的運(yùn)行故障，主要的問(wèn)題有4個(gè)，首先是電抗器的繞組損壞，其次是電抗器的匝間短路，再次是電抗器的運(yùn)行噪聲問(wèn)題，最后是電抗器溫升超標(biāo)。我們?cè)陔娍蛊魇褂玫倪^(guò)程中，為了避免應(yīng)用故障的發(fā)生，針對(duì)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了有針對(duì)性的設(shè)計(jì)改進(jìn)和完善。我們只有在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中選擇合理安全的電抗率以及電流密度，同時(shí)還要對(duì)鐵芯的磁通密度以及設(shè)備散熱面積等設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致的了解和研究，才能夠保證設(shè)計(jì)出來(lái)的電抗器在應(yīng)用的過(guò)程中，有良好的效果，不會(huì)出現(xiàn)更多的應(yīng)用故障。希望通過(guò)本文的分析能夠?qū)﹄娍蛊鞯脑O(shè)計(jì)思路以及制造方法有一定的幫助。

1 在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中電抗率的正確選擇

1.1 電抗率選擇過(guò)程中的電抗器的有效配置

作為電抗器設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要參數(shù)，我們?cè)陔娍蛊髟O(shè)計(jì)的過(guò)程中要對(duì)電抗率進(jìn)行正確的選擇。電抗率的正確選擇能夠直接影響電抗器串聯(lián)過(guò)程中的電抗值的實(shí)際大小。因此我們?cè)趯?shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)電抗器的選擇非常重視。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)選型過(guò)程中，要針對(duì)電抗率方面的問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真的分析，我們要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析，首先是要對(duì)電網(wǎng)中的諧波實(shí)際情況進(jìn)行了解和勘察，其次我們要清楚電抗器應(yīng)用環(huán)境周邊是否具有較為大型的電網(wǎng)整流設(shè)備，因?yàn)榇笮偷恼髟O(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)對(duì)電抗器的應(yīng)用有很大的諧波干擾。我們?cè)谶x擇電抗率的過(guò)程中，主要的參考依據(jù)就是諧波的具體含量。根據(jù)一般的設(shè)計(jì)要求，我們?cè)谌沃C波的位置設(shè)計(jì)12%左右的電抗器配置，五次及以上的諧波的位置要設(shè)計(jì)4.5%左右的電抗器配置。需要注意的一點(diǎn)是，我們?cè)谶M(jìn)行電抗器配置的過(guò)程中，要認(rèn)真地計(jì)算，電抗器的應(yīng)用是否能夠產(chǎn)生諧波放大的問(wèn)題，如果出現(xiàn)了諧波放大的問(wèn)題，我們就要第一時(shí)間改變電抗器的電抗率，選擇正確的電抗率參數(shù)進(jìn)行電抗器的匹配。

1.2 電抗率選擇對(duì)的過(guò)程中電抗率同電抗值應(yīng)該滿(mǎn)足的主要條件

在電抗率選擇的過(guò)程中，針對(duì)串聯(lián)形式的電抗器而言，我們?cè)谶x擇電抗率同電抗值之間關(guān)系的過(guò)程中要滿(mǎn)足3個(gè)條件，首先是主諧波應(yīng)該在頻率以下的情況下，電抗值小于主諧波的實(shí)際容抗值；其次我們要保證在電抗器運(yùn)行的過(guò)程中，無(wú)論出現(xiàn)任何情況都不能夠出現(xiàn)支路諧波以及諧振的情況；最后是我們要保證無(wú)論任何情況下，電抗器的運(yùn)行都不能夠出現(xiàn)主回路以及支路的諧波諧振問(wèn)題。只有保證了上述的3個(gè)條件，才能夠保證在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，電抗率同電抗值之間形成一個(gè)有效的合理空間。

2 在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中針對(duì)溫升問(wèn)題的設(shè)計(jì)

2.1 在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中繞組溫升的具體設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)干式鐵芯電抗器的過(guò)程中，我們要對(duì)溫升問(wèn)題給予高度的關(guān)注和重視。通常情況下，電抗器在電流超出額定工作電流1.35倍的時(shí)候還是能夠保證正常的工作狀態(tài)，電抗器的設(shè)計(jì)絕緣等級(jí)設(shè)定在F級(jí)之上，在溫升設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們要參考相關(guān)的條款中的規(guī)定要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)電抗器在F級(jí)絕緣等級(jí)的條件下，溫升范圍能夠達(dá)到90K，電抗器的應(yīng)用溫度不能夠超出155℃。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分析，繞組的應(yīng)用溫升越高，就會(huì)導(dǎo)致電抗器的應(yīng)用熱點(diǎn)溫度越高，因此我們?cè)谶M(jìn)行繞組溫升設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保留設(shè)計(jì)裕度，來(lái)滿(mǎn)足電抗器的繞組溫升要求。

為了有效地保證繞組溫升在正常的范圍以?xún)?nèi)，我們?cè)趯?dǎo)線的選擇上，要采取寬截面，小線厚的導(dǎo)線，這樣能夠有效地保證電抗器的繞組，有效地減少渦流的有效損耗，這樣能夠有效地降低繞組的溫升，尤其是端部的溫升。同時(shí)我們?cè)诶@組溫升設(shè)計(jì)的過(guò)程中，針對(duì)容量較大的電抗器，我們要在每一個(gè)線圈的中間設(shè)置包封間，通過(guò)這樣的方式來(lái)保證散熱面積的增大，這樣也能夠有效地降低繞組的溫度上升。繞組的溫升不僅得到有效的控制還能夠有效的保證電抗器的使用壽命，能夠?qū)φ麄€(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行有非常大的幫助。

2.2 在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中鐵芯溫升的具體設(shè)計(jì)

在鐵芯串聯(lián)電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，鐵芯的溫升設(shè)計(jì)非常的關(guān)鍵和重要，鐵芯在電抗器的應(yīng)用過(guò)程中，作用非常明顯，能夠通過(guò)鐵芯中的磁通效應(yīng)來(lái)有效地控制磁滯損耗以及控制渦流損耗。因此如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中，沒(méi)有針對(duì)鐵芯溫升進(jìn)行設(shè)計(jì)完善，就會(huì)導(dǎo)致鐵芯的溫升過(guò)高。目前在鐵芯串聯(lián)形式的電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)用的鐵芯材料主要為環(huán)氧板，其絕緣等級(jí)也要保證為F級(jí)。當(dāng)鐵芯出現(xiàn)溫升過(guò)高的問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致同鐵芯相連的鐵芯出現(xiàn)絕緣性能低下并且老化的情況，這樣能夠在很大程度上提升鐵芯的溫升，一旦鐵芯溫升出現(xiàn)異常，就會(huì)導(dǎo)致電抗器在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)異常噪聲，這樣的情況，嚴(yán)重地影響了電抗器的正常使用，同時(shí)對(duì)電抗器的使用壽命也有非常大的干擾。除了上面闡述的鐵芯材質(zhì)之外，硅鋼片材質(zhì)的鐵芯也非常的常用，這種材質(zhì)的鐵芯通常會(huì)根據(jù)硅鋼片的型號(hào)的不同出現(xiàn)不同的溫升情況，因此我們?cè)陔娍蛊髟O(shè)計(jì)的過(guò)程中要針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行實(shí)際的分析和材質(zhì)選擇。

2.3 在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中夾件溫升的具體設(shè)計(jì)

為降低夾件溫升，可采取以下措施：①與夾件離線圈距離近的部分零件采用無(wú)磁鋼，鐵芯周?chē)鷬A緊鐵芯的拉桿均采用無(wú)磁鋼材質(zhì)；②夾件與鐵芯接觸位置采用已開(kāi)孔或開(kāi)槽的材質(zhì)，便于鐵芯散熱。上述方式主要防止了鐵芯及夾件局部溫度過(guò)高，加速絕緣材料的老化，從而影響產(chǎn)品的正常使用。

3 在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中氣隙的設(shè)計(jì)內(nèi)容

鐵芯電抗器噪聲主要來(lái)源于硅鋼片的磁滯伸縮和片間震動(dòng)，由于鐵芯餅之間存在交變磁場(chǎng)吸引力，使得鐵芯電抗器與同容量變壓器相比噪聲要大10dB以上。在一定范圍內(nèi)，每降低0.1T磁通密度，可降低噪聲2dB。在設(shè)計(jì)串聯(lián)鐵芯電抗器時(shí)，一般設(shè)計(jì)磁密應(yīng)不高于1T，主磁通密度則低于0.9T為佳。產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家變壓器質(zhì)檢中心檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，其噪聲有明顯的降低，說(shuō)明該方案可行。

結(jié)語(yǔ)

在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，尤其是干式鐵芯串聯(lián)形式的電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們要有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。在電抗器設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們要對(duì)應(yīng)用過(guò)程中常常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，通過(guò)總結(jié)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì) 方面的改進(jìn)和完善。同時(shí)需要注意的一點(diǎn)是，除了電抗器的設(shè)計(jì)之外，電抗器的生產(chǎn)也是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，尤其是鐵芯形式的電抗器的生產(chǎn)制造和生產(chǎn)工藝，直接影響電抗器的生產(chǎn)質(zhì)量以及應(yīng)用效果。因此為了更加有效的保證電抗器的應(yīng)用效果，我們?cè)趯?shí)際的電抗器設(shè)計(jì)過(guò)程中要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)方案、工藝方案以及制造方案等多個(gè)角度來(lái)綜合分析，只有這樣才能夠保證電抗器的使用效果，才能夠保證電抗器的設(shè)計(jì)技術(shù)得到更加有效的提升和完善。

參考文獻(xiàn)

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