干式電抗器的應(yīng)用以及使用壽命

 蘇州谷明電氣有限公司專業(yè)生產(chǎn)串聯(lián)電抗器設(shè)備。

        接下來(lái)，我們將分享干式電抗器的應(yīng)用和使用壽命，以進(jìn)行串聯(lián)諧振測(cè)試。中國(guó)干式空芯反應(yīng)堆的發(fā)展起步較晚。直到20世紀(jì)90年代初才逐漸開(kāi)始生產(chǎn)出這樣的產(chǎn)品。目前，并聯(lián)電抗器的最大額定電壓為63kV，最大無(wú)功電容為120MVar。目前，并聯(lián)電抗器的最大額定電壓為63kV，上海MWB變壓器有限公司2000年，講解了溝槽干核反應(yīng)堆技術(shù)及相關(guān)工藝設(shè)備。干式空芯反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，而且工藝和制造與加拿大海溝的水平不相上下。以及各類干式空心反應(yīng)器的年生產(chǎn)能力可達(dá)5000 MVAR。
       跟隨者電網(wǎng)建設(shè)和輸電技術(shù)的發(fā)展，用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬玻璃纖維包封干式堆芯代替水泥反應(yīng)堆和堆芯反應(yīng)器是一個(gè)重要的發(fā)展走勢(shì)。本文僅分析了干芯（以下簡(jiǎn)稱芯）的功能和使用壽命。
 一、電抗器的功能：電抗器的限流和濾波作用
       隨著電網(wǎng)容量的范圍的擴(kuò)大，系統(tǒng)的短路容量水平迅速提高。例如，在500kV變電站的35kV側(cè)，最大三相對(duì)稱短路電流的最大有效值接近50kA。為了限制輸電線路的短路電流，保護(hù)電力設(shè)備，需要安裝電抗器。因?yàn)殡娍蛊骺梢詼p小短路電流，并在短路時(shí)保持系統(tǒng)電壓不變。阻尼電抗器（串聯(lián)電抗器）是安裝在電容器電路中，作用是在電容器電路投入運(yùn)行時(shí)抑制浪涌電流。與此同時(shí)，它與電容器組共同構(gòu)成濾波器，充當(dāng)每個(gè)諧波的濾波器。
 二、電抗器的使用壽命分析
      在額定負(fù)荷下，反應(yīng)器的長(zhǎng)期正常運(yùn)行時(shí)間是反應(yīng)器的使用壽命。反應(yīng)器的使用壽命是由材料來(lái)決定的。用來(lái)制造反應(yīng)器的材料是金屬材料和絕緣材料。金屬材料耐高溫。但在高溫、電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下，絕緣材料將逐漸失去原有的力學(xué)性能和絕緣性能。例如，脆性、機(jī)械強(qiáng)度降低和電氣故障。這個(gè)逐漸的過(guò)程被稱為絕緣材料的老化。我們知道溫度越高，絕緣材料的力學(xué)性能和絕緣性能越弱，絕緣材料的含水量越高，老化越快。反應(yīng)器中的絕緣材料必須承受反應(yīng)器運(yùn)行和周圍環(huán)境的作用所產(chǎn)生的負(fù)荷。因此這些載荷、強(qiáng)度和工作時(shí)間的總和決定了絕緣材料的使用壽命。
      這些負(fù)載包括熱，機(jī)械和電氣特性以及環(huán)境溫度，化學(xué)污染，灰塵和各種射線。一方面，熱作用會(huì)導(dǎo)致絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)中發(fā)生化學(xué)變化，例如斷鏈，分離反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng);另一方面，由于金屬導(dǎo)體和相鄰絕緣材料之間的熱膨脹系數(shù)的差異，發(fā)生機(jī)械擠壓損壞。反應(yīng)器運(yùn)行產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)所引起的機(jī)械負(fù)荷包括壓力、張力、張力、振動(dòng)等。當(dāng)機(jī)械應(yīng)力高于臨界值時(shí)，絕緣材料就會(huì)斷裂。在周圍環(huán)境中破壞反應(yīng)堆的最重要因素是高溫和潮濕，其次是強(qiáng)光、灰塵、細(xì)砂、煙霧等。此外，還有生物效應(yīng)（如真菌和細(xì)菌）和對(duì)某些動(dòng)物（如白蟻）的損害。紫外線輻射，特別是在室外條件下，加速了有機(jī)聚合物絕緣材料的老化。
     反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，其使用壽命將受到上述負(fù)荷和環(huán)境的影響，其中熱負(fù)荷和環(huán)境的影響最大。由于電抗器繞組熱穩(wěn)定性的溫升被認(rèn)為是在足夠的機(jī)械和電氣特性下的主要性能指標(biāo)之一。因此，IEC和相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用各種隔熱材料的反應(yīng)堆的運(yùn)行溫升限值，如下表所示。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱流密度增大，趨于不均勻，平均溫度與最熱溫度之差增大。
 當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，其繞組既是傳熱介質(zhì)又是熱源。通常，根據(jù)某些規(guī)則，其溫度總是在空間上彎曲。反應(yīng)器繞組的溫升限制基于最熱的溫升。平均溫升是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)合理性和經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。平均溫度上升與最大熱點(diǎn)溫度上升之間存在規(guī)律關(guān)系。反應(yīng)器繞組絕緣的熱壽命和絕緣損壞由繞組的最熱溫升來(lái)決定。不是一般的溫升來(lái)決定。因此干式空心電抗器的使用壽命是根據(jù)Monte-Schenger（Montsingey）的壽命定律計(jì)算。
 上述公式中，t是絕緣材料的使用壽命；a是一個(gè)常數(shù)（由反應(yīng)堆用絕緣材料的耐溫等級(jí)決定）；theta是一個(gè)常數(shù)，約為0.88；theta是絕緣材料的實(shí)際工作溫度。
 對(duì)于Montechinger壽命定律theta=f（lnt）的半對(duì)數(shù)，得到一條含有方向常數(shù)（-1/a）的線，即繞組的壽命（繞組的熱阻等級(jí)為a、b和h）和繞組的工作溫度。
 每一種絕緣材料具有固定的溫度變化值。在某個(gè)統(tǒng)計(jì)周期中，如果反應(yīng)堆繞組的最高溫度低于所用絕緣材料的最高允許溫度，則絕緣材料的老化將變慢并且使用壽命將延長(zhǎng)。相反，絕緣老化速度增加并且壽命縮短。在反應(yīng)器的整個(gè)壽命期間，絕緣壽命的延長(zhǎng)或縮短構(gòu)成了對(duì)反應(yīng)器壽命的補(bǔ)償。將每種絕緣材料的壽命減半或加倍的溫度變化是固定的。 A類為8，B類為8≤10，H類為12.由于A階，Δθ= 8。所以，MonteSchengel的生命定律也被稱為8定律，而H等級(jí)通常被稱為12定律。
 三、電抗器在無(wú)功補(bǔ)償裝置中的應(yīng)用
       隨著中國(guó)500 kV電力系統(tǒng)的發(fā)展，大型變電站靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝趨勢(shì)越發(fā)明顯。靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器對(duì)突然負(fù)載變化具有快速響應(yīng)（典型響應(yīng)時(shí)間為10-20 ms），無(wú)功功率和電壓調(diào)節(jié)特性穩(wěn)定。因?yàn)樗梢苑€(wěn)定電力系統(tǒng)的電壓，并且有效地提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制電壓波動(dòng)，保持電力系統(tǒng)處于三相平衡狀態(tài)，并抑制電力系統(tǒng)的次同步振蕩。此外，在電力系統(tǒng)的臨界點(diǎn)安裝靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器可以降低電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓。因此，為了確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，大中型變電站需要安裝電容器無(wú)功補(bǔ)償電抗器。
      并聯(lián)電抗器是無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的重要部分。它用于改善電感器的無(wú)功功率，以平衡電力系統(tǒng)中的過(guò)電容和無(wú)功功率。當(dāng)電力系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)傳輸功率很小時(shí)，這是必要的，而在白天，當(dāng)負(fù)載很輕時(shí)，這是深夜。在這兩種情況下，感應(yīng)線根本沒(méi)有電源。由于電容效應(yīng)，傳輸線產(chǎn)生的充電功率大于傳輸線吸收的感應(yīng)功率，滿足了電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的需要。保持電力系統(tǒng)的電壓水平。否則，電源系統(tǒng)電壓過(guò)高，無(wú)法保證安全運(yùn)行。
      近些年來(lái)，為了減少靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置中晶閘管的數(shù)量和整個(gè)裝置的投資，電容器組（TSC）和并聯(lián)電抗器組（TCR）的容量也在盡可能地增加。在一些靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置中，TSC支路甚至被取消，完全被固定電容器組（FC）取代。因此，為了保持靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率和調(diào)壓特性的連續(xù)性和穩(wěn)定性，必須提高并聯(lián)電抗器的總?cè)萘?。因此，并?lián)電抗器的數(shù)量在增加。
 總之，每種絕緣材料具有最高的絕緣溫度。當(dāng)反應(yīng)器繞組的最高溫度超過(guò)絕對(duì)最高溫度時(shí)，絕緣材料將迅速碳化并且絕緣和機(jī)械性能將喪失。因此，如果反應(yīng)堆經(jīng)常過(guò)載，則必須在訂購(gòu)時(shí)與制造商協(xié)商，并且在設(shè)計(jì)期間經(jīng)常過(guò)載以確保反應(yīng)堆的必要使用壽命。