不同型号线路阻波器性能对比分析

(东北电力设计院, 吉林长春130021)摘 要: 随着电力系统数字通信网络的迅速发展, 除极少数用户外, 绝大多数电力线载波通信用户已退出运行, 但其 A 相和 C 相作为传送高频保护信号的通道, 仍发挥着短期内还无法替代的作用。 针对新建和改造工程, 通过对 不同型号的线路阻波器的比较分析, 提出了线路阻波器在工程应用中的几点建议。关键词: 线路阻波器; 电力线载波通信系统; 性能中图分类号: TN 915105文章编号: 100925306 (2005) 0320010203文献标识码: B电力线载波通信是电力系统特有的一种通信方式。它利用架空电力线路的相导线作为传输媒介, 具 有高度的可靠性和经济性。其基本原理为 A 端的音频信号通过调制变换成适合电力线传输的高频信号, 经高频电缆、结合设备和耦合电容器送至电力线 上, 沿电力线传输到 B 端, 再经耦合电容器、结合设备、高频电缆进入电力线载波终端设备, 由相应频带的收信滤波器选取高频信号, 通过反调制还原为 A 端的音频信号。按同样方式可以将 B 端的音频信号 传输到 A 端, 从而实现电力线载波通信。线路阻波器是电力线载波通道的重要组成部分之一。 近年来, 由于电力系统输送容量的增加、短路 电流的提升、设备元件老化以及检查维护不利等原 因, 线路阻波器的故障率有所上升, 直接影响高频保 护专用通道的安全。 下面针对电力工程中不同型号 的线路阻波器性能作一对比, 对使用中存在的问题提出建议。器已停止生产, 国内市场上线路阻波器产品主要开放式、半开放式、封闭式, 产品型号可满足不同压等级线路的需要。1. 1GZ2 型与开放式 (X ZK 型) 线路阻波器GZ2 型 线 路 阻 波 器 从 60 年 代 初 开 始 投 入行, 直到 80 年代末期停止生产。 其后开始生产X ZK 型线路阻波器, 不仅采用了大量的新技术和材料, 在性能和结构上更趋于合理, 尤其抗短路电能力有较大提高。 下面就这 2 种型号的线路阻波( 额定电流 1 250 A , 额定电感 1. 0 m H 阻波器为的结构和性能差异作一比较。 具体见表 1。从表 1 可以看出, X ZK 型线路阻波器无论在构上还是在性能上都优于 GZ2 型线路阻波器。1. 2开放式与封闭式线路阻波器1. 2. 1阻塞性能的稳定性X ZK 型匝间电容暴露在大气中, 载波频率特容易受到天气影响, 阻塞性能的稳定性较差。 X型 (封闭式) 主线圈绕组由环氧树脂玻璃纤维纱包密闭, 杂散电容等高频参数不再受气候影响。1. 2. 2绝缘水平的稳定性1线路阻波器性能比较X ZK 型匝间绝缘为空气间隙, 线匝会在大气国内多家生产线路阻波器的企业, 其产品由 60年 代 的 GZ2 型 到 80 年 代 开 始 生 产 的 X ZK、X ZF型, 经历了较大的发展变化, 应用于国内首条官亭至 兰州东 750 kV 超高压输电线路的线路阻波器也已研制成功并进入实施阶段。 目前, GZ2 型线路阻波尘中逐渐积污, 使间隙逐渐变小, 绝缘水平逐渐降, 绝缘水平的稳定性较差。X ZF 型匝间绝缘由氧树脂密闭, 线匝之间不存在积污现象, 匝间绝缘寸不会随着时间推移而改变。收稿日期: 2005203210作者简介: 韩树奎 (1970) , 男, 工程师, 主要从事电力系统通信工程规划设计工作。2005 年 06 月第 3 期 (总第 178 期)吉林电力J ilin E lec t r ic Pow e rJ u n. 2005N o. 3 (Se r. N o. 178)表 12 种型号结构性能对照设备名称对比项目GZ2 型X ZK 型额定电流A额定电感m H 短路电流kA 发布电容p F 峰流损耗dB 外形尺寸mm 质量k g执行标准1 2501. 0252502. 65 1 3601 800550企业标准1 2501. 031. 5 50101002. 65 1 0001 150 5 1 1701 560281 430线路阻波器GB 733087GB T 7330-1998结构及阀片方波A 残压kV 外形尺寸mm瓷套碳化硅小 大 大硅橡胶氧化锌30045. 25 110340避雷器电容材料耐压kV电感材料 耐压 (直流) kV玻璃电容5丝包线7高压聚苯乙烯120圆铜线20调谐元件导线吊架 垫块 拉杆涡流损耗kW杂散电容p F铝导线钢材 中碱酚醛树脂 B 级绝缘双柱无磁钢40250合金铝导线铝材DM C F 级绝缘4 根无磁钢21. 770 100主线圈1. 2. 3外绝缘设计封闭式线圈以环氧玻璃纤维将导线封闭在内, 无外露导体, 避免了开放式线圈导线轴向厚度占据 爬电距离的缺点, 使爬电距离直接地取决于线圈长度 ( 两端吊架之间的距离) , 因而具有更大的爬电比距, 外绝缘更加安全可靠。1. 2. 4匝散电容X ZK 型一般采用矩形铝管作吊架, 杂散电容较 大。X ZF 型两端金属吊架采用国内首创的合金铝排焊接结构, 机械强度高, 附加损耗小。 矩形铝排的侧立应用还使吊架间的电容 ( 阻波器固有电容的主要 组成部分) 大幅度降低, 从而提高了主线圈的自谐振频率, 避免了载波频率特性的盲区、盲点现象。1. 2. 5振动与噪音X ZK 型各匝导线与匝间垫块靠压力压在一起,或是将导线放置在预先开出槽口的绝缘板条上, 由 于尺寸偏差的不可避免性, 线匝或匝间绝缘体总是有振动的余地, 因而会产生相对较大的噪音。 X ZF型所有线匝埋在环氧玻璃纤维内, 在线匝与线匝之 间、线匝与环氧玻璃纤维包封层之间填充一种粘接性非常优异的过渡胶, 使各层绕组在电动力和热应力作用下都能保持非常好的整体性, 既防止了线匝位移引起短路的隐患, 又大幅度地消除了噪音, 特别适 合 于 容 量 较 大、磁 通 密 度 较 高 的 超 高 压 大 电 流 线圈。1. 2. 6 动稳定性能X ZK 型主要由铝扁线承受电动力, 因而机械强 度相对较差, 尤其是在运行发热条件下, 承受短路电流的能力明显降低。X ZF 型用来包封线圈的环氧以 无限长玻璃纤维纱作加强筋, 以交叉的方式包绕在线圈上, 形成一层又一层的高强度玻璃钢, 不仅在径 向上极大地提高了线圈的机械强度, 使线圈承受电 动力的动稳定性能有很大的裕度, 同时, 交叉斜绕的玻璃纤维还提高了包封层轴向机械强度, 避免了环 氧包封层裂开的可能。1. 2. 7 热稳定性能X ZK 型各层导线截面相同, 最外一层的电流密 度可高达第一层电流密度 2 倍以上 ( 这是由于第一层磁场强, 涡流损耗大, 散热条件不如外层好) , 短时 电流引起的温度上升是第一层的 4 倍以上, 远远超过按各层总截面计算的平均值, 因此, 在短路电流热 效应作用下, 各层温度极不均匀, 在平均温度合格的条件下, 外层的温度会远远超过标准允许值, 而目前的标准只核对短路电流作用下的平均温度。X ZF 型11一致。1. 2. 8保护元件 封闭式阻波器采用专用的有机外套带间隙金属氧化物避雷器作保护装置, 固有电容小, 通流容量 大, 可靠性高。这种避雷器是按阻波器特殊工况专门 研制开发的, 以合成硅橡胶代替瓷套, 不仅密封性 好, 免维护性高, 而且当意外故障使避雷器过载时, 避雷器不会爆炸, 不形成对主线圈及调谐装置的二次威胁。1. 2. 9 整体性X ZK 型借助螺杆施加的压力, 将吊架和线圈两 体夹持成一体, 整体性相对较差。X ZF 型两端金属吊架与主线圈本体以湿法缠绕的环氧树脂预浸玻璃纤维纱有机连接在一起, 一次性固化成型, 其整体性 牢固可靠, 无论是热涨冷缩还是其他应力的作用, 都 不会使吊架出现松动和位移的可能。1. 2. 10 涡流损耗和高频性能X ZK 型采用矩型铝扁线, 电阻值及导体温升增 加, 涡流损耗较大, 高频 Q 值和高频电感都不如封闭式结构理想。为了加强抗短路电流的能力, 部分制造厂采用矩型铝合金铝扁线, 电阻值及导体温升明 显增加, 涡流损耗相继加大。X ZF 型 绕组导线为小2工程应用中的几点建议a.对于已退出运行的电力线载波通道所使的线路阻波器, 若不再需要作为频率分区阻塞使则予以拆除。b.仍需使用的阻波器, 应核对其所在线路长期运行额定电流、短路电流, 对于不满足的, 则以更换。c.对于仍需使用的阻波器, 若满足所在线的长期运行额定电流、短路电流的, 则根据已运行间的长短予以确定。运行超过 20 年的阻波器最好换, 不超过 20 年, 但在年检中发现存在不安全因的阻波器也应更换。d.更换的新型阻波器, 除应满足其所在线的额定电流、短路电流外, 还应根据电力线载波和频保护通道的使用频谱选择其电感量。e.从节约投资的观点出发, 在满足技术指要求的前提下, 建议采用 X ZK 型线路阻波器。f.实际工程中最好根据设备的价格和具体性能指标, 从投资和运行成本两方面进行综合考(编辑刘文千)(上接第 6 页)经大量调试并反复修改逻辑组态和整定优化调 节参数, 在给定负荷变化速率情况下, 分稳定工况,3% 、5% 额定功率机组负荷指令扰动 3 种情况进行 测试, 验收结果表明, 3 号机组改造后的机炉协调控 制系统各项指标均符合规程要求。2004 年 11 月, 铁岭发电厂 3 号机组 D C S 改造 工程圆满完成, 预定方案的范围全部涵盖, 所有功能经调试后全部实现。协调控制系统投入运行, 自动投入 率 超 过 了 95% 。D C S 系 统 的 改 造, 先 进 可 靠 的O va t io n 系统的应用, 为协调控制系统投入运行创造了有利条件。 而协调控制系统的投入代表了一火电厂的自动化水平, 同时也为机组的安全、稳定经济运行奠定了坚实基础。 在子系统全部自动的提下, 机炉协调投入可节煤 0. 5% 1% , 按供电耗 350 g(kW h ) 计算, 铁岭发电厂年发电量 60kW h , 可节约原煤 0. 96104 2. 04104 t。 按吨 300 元计算, 全年可节约资金 288 576 万元。(编辑田淑华)