高抗原理结构的讲解PPT幻灯片课件

目 录第一部分 高压并联电抗器的作用第二部分 高压并联电抗器的结构特点第三部分 高压并联电抗器附件介绍1目 录第一部分 高压并联电抗器的作用第二部分 高压并联电第一部分 高压并联电抗器的作用22第一部分 高压并联电抗器的作用 高压并联电抗器是接在高压输电线路上的大容量的电感线圈，它的作用是补偿高压输电线路的电容和吸收其无功功率，防止电网轻负荷时因容性功率过多引起的电压升高。高压并联电抗器是超高压电网中普遍采用的重要设备之一，它在电网中的作用主要有以下四点：3第一部分 高压并联电抗器的作用3第一部分1.降低工频电压升高 超高压输电线路一般距离较长，从二三百公里至数百公里。同时，由于采用分裂导线，所以线路的电容很大，每条线路的充电容性功率可达二三十万千乏。大量容性功率通过系统感性元件（例如变压器和输电线路）时，末端电压将要升高，即所谓“容升”现象。在长线路首末端装设高压并联电抗器，可补偿线路上的电容电流，削弱这种容升效应，从而限制工频电压的升高。补偿的效果取决于电抗器相对线路充电无功功率的容量。4第一部分1.降低工频电压升高4第一部分2.降低操作过电压 操作过电压常常是在工频电压升高的基础上出现的，如甩负荷、切除接地故障和重合闸等。所以，工频电压升高的程度直接影响操作过电压的幅值。因此，加装电抗器之后，由于工频电压的升高得到了限制，操作过电压也随之降低。5第一部分2.降低操作过电压5第一部分3.避免发生发电机带长线出现的自励磁 线路终端甩负荷、计划性合闸和并网等情况，都将形成较长时间的发电机带空载长线的运行方式。计划性合闸是容性阻抗，因而可能导致发电机的自励磁。自励磁引起的工频电压升高可能达到额定电压的1.5-2.0倍，甚至更高，它不仅使得并网时的合闸操作成为不可能，而且其持续发展也将严重威胁网络中电气设备的安全运行，这是不容许的。并联电抗器能大量补偿容性无功功率，从而破坏发电机的自励磁条件。6第一部分3.避免发生发电机带长线出现的自励磁6第一部分4.有利于单相自动重合闸 为了提高运行可靠性，超高压电网中常采用单相自动重合闸。但由于输电线路存在线间电容和电感，故障相断开短路电流后，非故障相将经过这些电容和互感向故障相继续提供电弧电流，即所谓的“潜供电流”，使电弧难以熄灭。如果线路上有并联电抗器，其中性点经小电抗接地，就可以限制或消除单相接地电弧的潜供电流，使电弧熄灭，重合闸成功。7第一部分4.有利于单相自动重合闸7第一部分潜供电流 当故障相线路自两侧切除后，如图所示，由于非故障相与断开相之间存在有静电（通过电容）和（通过电感）电磁的联系，因此，虽然短路电流已被切断，但在故障点的弧光通道中，仍然流有如下的电流：（1）非故障相A通过A-C相间的电容Cac供给的电流Iac；（2）非故障相B通过B-C相间的电容Cbc供给的电流Ibc；（3）继续运行的两相中，由于流过负荷电流Ia和Ib而在C相中产生互感电动势Em，此电动势通过故障点和该相对地电容C0而产生的电流Im。这些电流的总和就称为潜供电流。8第一部分潜供电流8第一部分 一般来说，我们会将上述的Iac与Ibc的和称为潜供电流的横分量，将Im称为潜供电流的纵分量。9第一部分 一般来说，我们会将上述的第一部分潜供电流的危害 潜供电流对灭弧产生影响，由于此电流的存在，将使短路时弧光通道去游离受到严重的阻碍。另外，重合闸只有在故障点电弧熄灭且绝缘强度恢复以后才有可能成功，若潜供电流值较大，会导致重合闸失败。10第一部分潜供电流的危害10第一部分潜供电流的消除 为了消除潜供电流的横分量，可以在线路上接一组三角形接线的电抗器，补偿相间电容C，使相间阻抗趋向无穷大。这样，潜供电流的横分量将趋向于零。当然，三角形接线的电抗器也可以用星形连接而中性点不接地的电抗器来代替，取XY=1/3XD时两者是等效的。如图所示。11第一部分潜供电流的消除11第一部分潜供电流的消除 为了消除潜供电流的纵分量，可根据需要在线路上加装一组星形连接中性点接地的电抗器，补偿导线对地电容C0，使相对地阻抗趋向无穷大。这样，潜供电流纵分量的回路阻抗很大而电流趋向于零。为了方便，这些Y连接的和Y0连接的电抗器又可以简化合并成中性点对地加装小电抗器的XN的Y连接的电抗器。如图所示。12第一部分潜供电流的消除12第一部分 中性点电抗器的作用 （1）中性点电抗器与三相并联电抗器相配合，补偿相间电容和对地电容，限制过电压，消除潜供电流，保证线路单相自动重合闸装置正常工作。（2）限制电抗器非全相断开时的谐振过电压。因为非全相断开时一个谐振过程，在此谐振过程中可能产生很高的谐振电压。13第一部分 中性点电抗器的作用13第一部分高压并联电抗器的接入方式 高压并联电抗器接入线路的方式有多种。目前我国较为普遍的方式有两种：一是通过断路器、隔离开关将电抗器接入线路；二是只通过隔离开关将电抗器接入线路。前者投资大，但运行方式灵活；后者当电抗器故障或保护误动时，会使线路随之停电。14第一部分高压并联电抗器的接入方式14第二部分 高压并联电抗器的结构特点1515第二部分 高压并联电抗器的结构特点 并联电抗器由铁芯、绕组和辅助设备组成。超高压大容量充油电抗器的外形与变压器相似，但内部结构不同。变压器的绕组有一次绕组和二次绕组，铁心磁路中没有气隙，而电抗器只是一个磁路带气隙的电感线圈。主变铁芯结构主变铁芯结构主变壳身结构主变壳身结构16第二部分 高压并联电抗器的结构特点主变铁芯结构主变壳身第二部分高压并联电抗器的结构特点 17第二部分高压并联电抗器的结构特点17第二部分 并联电抗器与普通变压器的不同之处：1.普通变压器有两个绕组，而大型变压器只有一个绕组；2.普通变压器工作原理是电磁感应原理，它的作用主要是升高和降低电压，实现能量的传递，而高压并联电抗器主要利用在额定电压下线性的特点来吸收系统的容性无功；3.变压器的过励磁能力比较差，因此在合闸时容易产生励磁涌流，而并联电抗器的过励磁能力强，在合闸时不会产生励磁涌流；4.并联电抗器由于铁芯有间隙，因此漏磁通比较大，损耗也大，容易造成过热以及振动过大而导致各种故障。18第二部分 18第二部分电抗器铁芯的组成部分 电抗器铁芯主要由三大部分组成：磁路部分、机械支撑部分和接地系统。一、磁路部分：包括铁轭、芯柱、旁柱 二、支撑部分：夹件、连接片、垫脚等金属部件 三、接地系统：铁芯片接地、金属构件的接地和屏蔽接地 以上部分通过有效的夹紧和压紧装置将铁芯组成一个整体19第二部分电抗器铁芯的组成部分19第二部分电抗器铁芯的组成部分 电抗器铁芯主要由三大部分组成：磁路部分、机械支撑部分和接地系统。一、磁路部分：包括铁轭、芯柱、旁柱 二、支撑部分：夹件、连接片、垫脚等金属部件 三、接地系统：铁芯片接地、金属构件的接地和屏蔽接地 以上部分通过有效的夹紧和压紧装置将铁芯组成一个整体20第二部分电抗器铁芯的组成部分20第二部分21第二部分21第二部分22第二部分222323第二部分并联电抗器如何接地？（1）铁芯片和金属结构件互相绝缘，并和油箱分别绝缘开以后，单独通过套管引出油箱外，接地线引至油箱下部接地。便于在运行中的维护和检查，可以检查铁芯对地的绝缘情况是否良好。电抗器的铁芯片结构为一个整体，其接地线只有一根，在铁轭上部，直接通过电缆线引出。所有较大的金属部件都可靠接地，还要避免多点接地，重复接地，否则在运行中会产生环流和发热。最后夹件通过一点由电缆线引出油箱。（2）屏蔽接地包括旁轭屏蔽和铁芯接地屏，接地线没有单独引出，将屏蔽的接地线接到夹件，通过夹件接地引出。24第二部分并联电抗器如何接地？24高抗顶部铁芯、夹件引出线高抗顶部铁芯、夹件引出线接地点接地点电流互电流互感器感器25高抗顶部铁芯、夹件引出线接地点电流互感器25第二部分铁芯多点接地的危害和判断方法 正常时电抗器铁芯仅有一点接地。如果铁芯出现两点及以上接地时，则铁芯与地之间通过两接地点将会产生环流，引起铁芯过热。判断铁芯是否出现两点或多点接地的方法：可将原接地点解开后测量铁芯是否还有接地现象。26第二部分铁芯多点接地的危害和判断方法26第二部分 并联电抗器的结构型式 1.超高压并联电抗器按铁芯结构可分为两种：壳式电抗器和芯式电抗器。（1）壳式电抗器。壳式电抗器线圈中的主磁通道是空芯的，不放置导磁介质，在线圈外部装有用硅钢片叠成的框架以引导主磁通。一般壳式电抗器磁密较低，到1.51.6倍额定电压才出现饱和，饱和后的动态电感仍为饱和前的60%以上。（2）芯式电抗器。芯式电抗器具有带多个气隙的铁芯，外套线圈。气隙一般由不导磁的砚石组成。由于其铁芯磁密高，因此材料消耗少，结构紧凑，自振频率高，存在低频共振可能性较少。主要缺点是加工复杂，技术要求高，振动和噪声较大。目前我国制造的高电压大容量并联电抗器一般只采用芯式结构。27第二部分 并联电抗器的结构型式27第二部分 2.超高压并联电抗器按外壳结构可分为钟罩式和平顶式（桶式）两种。钟罩式电抗器的外壳与底部用螺栓连接，现场检修时只需松掉底部的螺栓，吊起钟罩即可。平顶式外壳多数采用全部焊成整体结构，密封性较好，但现场检修时必须割开焊缝，施工较困难。我站的高抗两种外壳结构均有采用。钟罩式钟罩式桶式桶式28第二部分 钟罩式桶式28第三部分 高压并联电抗器附件介绍2929第三部分 一、油枕 油枕的作用 油枕安装在上部，用弯管与变压器油箱联通，油枕的容积一般为变压器油量的8%-10%。满负载运行时油不溢出；最低环境温度变压器停止运行时油枕内应有一定的油量。其作用为：补偿热补偿热胀冷缩胀冷缩的体积的体积作用作用避免变避免变压器油压器油与大气与大气直接接直接接触触30第三部分 一、油枕 补偿热胀冷缩的体积作用避免变压器油与第三部分 1.金属波纹管式油枕的工作原理 如图所示，波纹管内腔是与大气相通的气囊，其左端为自由伸缩的活动端，右端通过焊接与端板固定并将油腔密封。绝缘油在波纹管外部和外壳之间，通过下部连接口与变压器油箱相通。31第三部分 1.金属波纹管式油枕的工作原理31第三部分 波纹管内部为空气，通过右端呼吸口与外界大气相通。当绝缘油随温度变化产生体积膨胀或收缩时，促使波纹管伸缩，从而改变柜内油腔大小，实现在全密封条件下的体积补偿。32第三部分 波纹管内部为空气，通过第三部分2.胶囊密封式油枕 胶囊密封式油枕原理与金属波纹式大致相同。33第三部分2.胶囊密封式油枕33第三部分油枕常见的故障1.假油位 由于胶囊式油枕采用间接的方法来指示油枕的油位，运行中可能会出现假油位，假油位是指油位计指示油位与油枕的实际油位不相符，不同油枕结构产生假油位的原因是不相同的。（1）油表注油方法不当。（2）吸湿器堵塞。（3）胶囊破裂（4）温度计指示不准确（5）变压器漏油使油量偏少（6）指针式油位计出现卡针等故障34第三部分油枕常见的故障34第三部分2.油枕密封性不良 对胶囊式油枕要注意油面以上部分的密封情况，如放气塞，胶囊口与吸湿器连管处等密封，因为这些部位密封不良会造成水分进入变压器内部，危及变压器的安全运行。35第三部分35二、瓦斯继电器 作用：是油浸式变压器及油浸式有载分接开关的一种主要保护装置。气体继电器安装在高抗与储油柜的连接管路上，在高抗内部故障而使油分解产生气体或造成油流冲动时，气体继电器的接点动作，以接通制定的控制回路，并及时发出信号或自动切除高抗。36二、瓦斯继电器36 工作原理：气体继电器正常运行时其内部充满高抗油，开口杯处于上倾位置。当高抗内部出现轻微故障时，高抗油由于分解而产生的气体积聚在继电器上部的气室内，迫使其油面下降，开口杯随之下降到某一限值位置，其上的磁铁使干簧节点吸合，接通信号回路，发出报警信号。若高抗因油箱漏油而使油面下降，同样动作于信号回路，发出报警信号。该该开开口口杯杯和和下下部部触触动动接接点点用用于于轻轻瓦瓦斯斯37 工作原理：该开口杯和下部触动接点此金属板和两此金属板和两个个触动接点用于触动接点用于重瓦斯重瓦斯 当高抗内部发生严重故障时，油箱内压力瞬时升高，将会出现油的涌浪，使油流急剧流向储油柜时冲开挡板，当挡板旋转到某一限定位置时，其上的磁铁使干簧两节点吸合，接通跳闸回路，不经预先报警而直接切断高抗电源，从而起到保护高抗的作用。38此金属板和两个 当高抗内部发生严重故障时，油箱 气体继电器装设于变压器油箱与油枕之间的连管上，继电器上的箭头方向应指向油枕，并要求有11.5的安装坡度，以保证变压器内部故障时所产生的气体能顺利地流向气体继电器。39 气体继电器装设于变压器油箱与油枕之间的连