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电抗器

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编辑次数: 6 次  更新时间: 2014-03-19 17:42:01

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,并且被称谓电抗器,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。

电抗器行业定义及分类

电抗器行业定义

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,并且被称谓电抗器,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。

电抗器产品分类

电抗器按结构及冷却介质、按接法、按功能、按用途进行分类。

图表1:电抗器产品的分类

分类依据分类
按结构及冷却介质分为空心式、铁心式、干式、油浸式等,例如干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器、夹持式干式空心电抗器、绕包式干式空心电抗器、水泥电抗器等。
按接法分为并联电抗器和串联电抗器。串联电抗器通常起限流作用,并联电抗器经常用于无功补偿。
按功能分为限流和补偿。
按用途按具体用途细分,例如限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消弧线圈、进线电抗器、出线电抗器、饱和电抗器、自饱和电抗器、可变电抗器(可调电抗器、可控电抗器)、轭流电抗器、串联谐振电抗器、并联谐振电抗器等。

资料来源:前瞻产业研究院电抗器行业研究小组整理

电抗器工作原理

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。

电抗器的作用

电抗器的限流和滤波作用:为了限制输电线路的短路电流,保护电力设备,必须安装电抗器,电抗器能够减小短路电流和使短路瞬间系统的电压保持不变。在电容器回路安装阻尼电抗器(即串联电抗器),电容器回路投入时起抑制涌流的作用。同时与电容器组一起组成谐波回路,起各次谐波的滤波作用。

电抗器在无功补偿装置中的作用:电抗器是无功补偿装置的重要组成部分之一,并联电抗器用来提供感抗值消耗电力系统过剩的电容性无功功率,这在电力系统初期输送功率较小的时候以及电力系统后期在每日深夜轻负荷的时候都是十分必要的。因为在上述两种情况下,输电线路的无功功率损耗小,由于电容效应,输电线路产生的无功功率大于输电线路消耗的无功功率,在整个电力系统中存在剩余的无功功率(电容性),必须安装并联电抗器来消耗这部分剩余的无功功率,满足电力系统无功平衡的需要,维持电力系统的电压水平。否则电力系统的电压过高,无法安全运行。

以下为各种电抗器的具体作用:

(1)网侧进线电抗器:它的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降;抑制谐波以及并联变流器组的解耦;限制电网电压的跳跃或电网系统操作时产生的电流冲击。当电网断路容量与变流器、变频器容量比大于33:1时,网侧进线电抗器的相对电压降,对单象限工作为2%,四象限为4%。当电网短路电压大于6%时,允许无网侧进线电抗器运行。对于12脉动整流单元,至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器,或一台三绕组整流变压器,其二次绕组的电源偏差应不大于0.5%。

(2)输出电抗器亦称马达电抗器:它的作用是限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在540V/?S以内。一般功率为4-90KW,变频器和电机间的电缆长度或一台变频器驱动几台电机的连接电缆总长度超过50-200M时,应设置输出电抗器。它还作用于钝化变频器输出电压(开关频率)的陡度,减小对逆变器中的功率元件(如IGBT)的扰动和冲击。

(3)平波电抗器:它的作用是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某规定值以下;还用于并联变流器的直流侧解耦,降低断续极限,限制环流控制线路中的环流以及应用直流快速开关切断故障电流时限制其电流上升率。对于新型直流电动机由于其电枢电感量较大(如Z4、800系列电机)。平波电抗器可省去。

(4)均流平波电抗器:它的作用是使两台直流调速器的输出电流得到均衡。

(5)回馈自藕变压器:为变频器回馈单元的重要组成部分,它将处于发电状态的电机能量通过逆变器馈送回电网,以达到节能与改善系统品质的目的。

(6)补偿电抗器:它的作用是调节电网负载的感抗,改善功率因数。

(7)并联、串联补偿电抗器:对稳态谐波源(5、7、11、13次)采用电抗百分比5%-6%的串联电抗器;对动态谐波源(3次)采用13%串联电抗器。这种与电容器串联的电抗器;兼顾无功补偿和谐波吸收,被广泛采用。

(8)抑制电抗器:它的作用是抑制电容器接通时的DI/DT和开关元件TR承受的反向过电压。一般采用电抗百分比为0.1%-1%的串联电抗器,是DI/DT限制在50A/?S内,以抑制电容器的合闸涌流。此类电抗器属低感值电抗器。

(9)调谐电抗器:它与电容器C形成串联谐振,吸收规定的N次谐波电流。晶闸管变流器,交-直-交变流器和交-交变频器所产生的谐波电流为5、7、11、1

3、17、19次。

电抗器与电感器的区别

电抗器与电感器,是两个即相互联系又几乎完全不同的两个概念。

虽然电抗器也可以叫电感器,但是二者的应用领域以及工作原理是完全不同的,以下介绍电抗器与电感器的区别:

电感器是用绝缘导线绕制的各种线圈称为电感器,简称为电感。电感器也是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感的两个最主要的作用就是滤波(通直流,阻交流)和储能。

电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。如果电感器中没有电流通过,则它阻止电流流过它;如果有电流流过它,则电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。

电感器是一种常用的电子元器件。当电流通过导线时,导线的周围会产生一定的电磁场,并在处于这个电磁场中的导线产生感应电动势--自感电动势,我们将这个作用称为电磁感应。为了加强电磁感应,人们常将绝缘的导线绕成一定圈数的线圈,我们将这个线圈称为电感线圈或电感器,简称为电感。

电感器具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性。直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感器的特性是通直流、阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感器在电路中经常和电容器一起工作,构成LC滤波器、LC振荡器等。另外,人们还利用电感的特性,制造了阻流圈、变压器、继电器等。

电抗器行业发展状况分析

随着电力系统的高速发展,作为保护和调节、稳定系统的主要设备--电抗器,被越来越广泛地运用。由于干式电抗器不含油,线圈绕组为玻璃纤维加强、经环氧树脂一次固化成形,具有免维护、高可靠性、无污染、难燃防火及寿命终结后可回收利用等优点,逐渐取代了传统的水泥电抗器和油浸式电抗器。在油田变电所、燃气电站、城市负荷中心等领域获得广泛应用。

根据规划,国家电网"十二五"期间将投资约2.55万亿用于电网建设,相比"十一五"期间的1.5万亿元,"十二五"电网投资额同比提升了68%。细分来看,2.55万亿中将有5000亿用于特高压电网投资,5000亿用于配电网投资,另外约1.55万亿用于其他电压等级的电网线路投资。

在特高压电网投资中,特高压交流的投资额约为2700亿元。特高压交流的主要设备包括特高压变压器、电抗器、GIS组合开关、互感器等设备。在特高压投资中,设备投资约占45%,而电抗器占交流特高压设备投资额的16%,由此测算,"十二五"期间,电抗器市场容量将超过190亿元。

具体内容详见前瞻产业研究院发布的《2013-2017年中国电抗器行业发展前景与投资预测分析报告》。

电抗器行业国内领先企业

特变电工股份有限公司

中国西电电气股份有限公司

湖北能源集团股份有限公司

泰开电气集团有限公司

青岛变压器集团有限公司

保定天威保变电气股份有限公司

中电电气集团有限公司

顺特电气设备有限公司

北京电力设备总厂

思源电气股份有限公司

 

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