无功补偿装置干式空心电抗器温升原因及对策措施

Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ

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－　１３４　－重量，胶带机工作时绞车不工作，绞车的卷筒处于失电制动状态，胶带机停机状态时绞车工作，用于调整重锤箱的初始位置。通过拉力传感器可以实时了解钢丝绳受力状况，保证设备可靠、安全。

2.8 限位开关、钢丝绳、车挡等保护在拉紧塔架上允许重锤箱移动的极限位置安装感应限位开关，在重锤箱极限位置时发出警报，保证现场的安全，设备正常运行。固定在立柱上的钢丝绳用绳环与拖带小车和拉紧车上的小链联结在一起，起到一定的防护作用。在发生意外情况下，车挡可以阻挡拉紧车飞出，保证人员安全。

2.9 重锤箱

由于行程过长如按传统设计重锤箱，重锤箱很容易跑偏并与滑道过度接触，引起滑动摩擦阻力，对设备正常运行不利。针对以上情况本项目重锤箱四周设置了托辊，重锤箱跑偏时托辊与滑道接触时只引起滚动摩擦阻力，阻力与滑动摩擦阻力相比很小，造成影响可以忽略。

结语

在带式输送机设计中，合理地选择拉紧装置的形式布置在相应的位置是保证输送机正常运转、起动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的必要条件。长距离、大运量输送机拉紧装置组合的设计尤为重要。

对于长距离、大运量输送机拉紧装置组合的设计，除了要对各部件选材进行分析计算，还有综合考虑各方面的因素，如结构方面的分析，安全、可靠方面的分析，现场维护方面的分析等，这

样才能满足各方要求。

参考文献

[1]张尊敬，等.DTII（A）型固定式带式输送机设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2003，8.[2]张质文，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[3]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京：机械工业出版社，2006.

[4]机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004，08.

随着国民经济的高速发展，人们对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求的同时，电网节能降损工作的开展同样受到广泛关注。无功补偿对提高系统电压水平、降低线路损耗、改善功率因数、增强系统稳定起着十分重要的作用。而干式空心电抗器是无功补偿装置中广泛应用的重要设备之一，主要用于补偿容性电流、限制合闸涌流与短路电流、滤波、平波等作用。但在应用过程中，干式空心电抗器也出现不少问题，如电抗器温度过高的问题，直接影响着设备的正常运行。因此，必须针对存在的问题采取相应的对策措施，以保证电力系统的安全运行。

1 工程概况

该工程属于户外框架上的电容器成套装置，有6kV 的高压电容器并联而成，每一个电容器的容量高达334kvar，这些容量综合起来后该系统的总补偿容量高达6012kvar。系统的额定电流是503.52A。整个成套装置主要有三个6kV 的母线，在这些目前下面分别设置有一个用于防止电缆烧毁的限流电抗器，具体结构形式见图1。

为了能够准确了解该装置，在安装调试过程中，工作人员就应该对该装

置进行红外线测温处理，测试结果显示该成套装置内部的电抗器常规温度是46℃。通过该系统上的瞬间电流刚开始时是556A，在逐步稳定后平稳处在520A。

2 工程问题

该工程装置的所有设计、调试以及安装的都是根据国家规范要求进行操作。但是在实际调试中还是存在一下几个问题。

（1）该工程的瞬间电流虽然能够从一开始的556A 转变为520A，且长期处在520A 这个值内，但是尽管如此这个值还是与规范标准要求的503.52A 额定值有一定的差距。

（2）该成套装置的电抗器虽然正常情况下处于46℃，对于通电设备来说比较正常，但是按照国家标准判断还是属于偏高温度。

3 温升原因分析

3.1 限流电抗器对系统的影响

影响主要有两点：抬高电压和减少补偿容量。该系统在刚刚运作时其原始电抗率一般是6%，且能够对5次谐波起到滤除作用。但是，若在不断运作后限流电抗器发生作用，那么系统的电抗率就会从原来的6%下降至3.268%。

这种情况下，系统以及电容器的电压都会被直接影响，有被抬高的危险。另外，该成套系统的原始总补偿容量是6012kvar，这个值是在没有受到其他因素

无功补偿装置干式空心电抗器温升原因及对策措施

高 静

（珠海万力达电气股份有限公司，广东 珠海 519000）

摘 要：近年来，电力系统损耗问题日益突出，由于无功补偿装置对于电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此，

无功补偿装置的运行受到广泛关注。本文结合实例，针对干式空心电抗器温度偏高的原因进行了分析，并提供了减小补偿容量和减小串联电抗率的对策措施以期指导实践。

关键词：

无功补偿装置；干式空心电抗器；温升；补偿容量；串联电抗率中图分类号：TM47 文献标识码：A 图 1 电容器组装置及限流电抗器接线方式

表1 3~11奇次谐波数据

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中国新技术新产品－　１３５　－

影响的情况下，但是一点限流电抗器发生作用，那么整个系统就需要使用一点的补偿容量对限流线扛起的感抗进行消除，如此一来其补偿总量也势必会开始减少。

3.2 谐波对系统的影响

经过电能质量分析仪检测分析，系统3~11次谐波数据中3、5次谐波含量较高，具体数据见表1。

系统实际运行电流520A 约为系统额定电流值503.52A 的1.03倍，长期超过额定电流运行，电抗器在高温下很容易绝缘老化，将会大大缩短电抗器的寿命。

4 对策措施

采取何种解决措施一般需要根本项目的使用概况决定，也就是对于未建成的项目，那么应该要在设计出题就通过处理好系统元件匹配的方式解决问题。而对于已经建成的项目，那么则要根据项目系统的实际发展情况选择相应对策。具体如下。

4.1 措施一

用减小补偿容量的方式。这种解决对策一般是系统因为谐波影响的原因出现了额定电流运行，而超出情况仍然未超出国标范围，且系统的功率因数cosφ仍然在国标要求范围内的情况下使用。具体是可以在原来系统中减去一个电容器，或者将整个系统的总补偿容量从6012kvar 降低至5010kvar。如此设置之后整个系统实际通过的电流会得到明显下降，且能够让降低电抗器温度。

补偿容量为6012kvar 时，系统的实际情况为:

K=（6%XC+XL+X 长电缆）/XC （1）式（1）中，K 为含有限流电抗器、长电缆、并补装置时的系统电抗率；60%XC 为干式空心电抗器感抗；XL 为限流电抗器感抗；X 长电缆为长电缆感抗。

经计算，整个系统的K 为8.2%，加上温度、误差等因素对K 的影响，K 值估计可达9%，此种情况，系统在补偿无功功率的同时对3次谐波产生了放大，这是不可避免的。

如果每相各去掉1台电容器，总补偿容量为5010kvar，XC 增大，60%XC 增大，K 值减小，I 实际电流也会降低，系

统不会长期过额定电流运行，电抗器的温升也会明显降低。

发生n 次谐波谐振的电容器容量公式为:

Qsd=Sd×（1/n 2-K） （2）

式（2）中，Qsd 为发生n 次谐波谐振的电容器容量；Sd 为并联电容器安装处的母线短路容量；n 为代表n 次谐波；K 为电抗率。

如果补偿无功容量为6012kvar，即6.012Mvar，则Qsd 大=10.80Mvar；Qsd 小=5.43Mvar，系统在3次谐振范围之内，可能会发生3次谐振。

如果每相去掉1台电容器，系统总补偿容量为5010kvar，即5.010Mvar，则Qsd 大=12.77Mvar；Qsd 小=6.43Mvar，系统避开了3次谐振范围，不会发生3次谐振。

Qsd 大、Qsd 小为发生n 次谐波谐振的电容器最大、最小容量。

谐波电流Icn、Isn 为

:

式（3）、（4）中，n 为谐波次数；In 为谐波源的第n 次谐波电流；Xs 为系统等值基波短路电抗；Xc 为电容器组基波电抗；XL 为电抗器基波电抗（XL=AXc，A 为电抗率），当nXs+（nXL-Xc/n）=0时，系统发生并联谐振，谐波次

数虽然串入电抗器以后，

明显降低，但是，电抗器的匹配需综合考虑当地系统的背景谐波，避免谐振的发生。欲抑制谐波电压，必须使nXs+（nXL-Xc/n）＞0，即XL ＞Xc/n 2。

4.2 措施二

解决该问题的另外一个重要方法就是对串联电抗率进行最大限度的减小。但是，在使用串联电抗器时需要非常注意一个问题，即限流电抗器的影响作用。原因是限流电抗器的主要作用是保护电缆的安全，能够在很大程度上防止电缆短路，对于预防电缆烧毁出现故障有显著作用。所以，在设置串联电抗率时必须要非常注意这一点。以上分析结果可知，5次和3次谐波分别 是该系统的最高谐波含量。该系统的整套装置限接线情况见图4。

110kV 变6kV 系统处的最小短路容量、最大短路容量、最小短路电流、最大短路电流分别为：Sd 小=220.985MVA；Sd 大=438.92MVA；Id 小=20.252kA，Id 大=40.225kA。

假设需要配置的串联干式空心电抗

器电抗率是

d%，则电容器的容抗为：

干式空心电抗器的感抗为:XL2=XC×d%=7.919×d%Ω

该系统前端采用了2根YJV（交联聚乙烯绝缘）3×240mm 2的电缆80m，电缆参数0.07~0.08Ω/km，所以电缆的感抗值为：X 电缆=0.0064Ω；限流电抗器的感抗值:XL1=0.2104Ω；

整个系统的电抗率为：K =（X L 1+X L 2+X 电缆）/X C =（0.2104+7.919×d%+0.0064）/7.919=6%

所以干式空心电抗器电抗率d%为3.262%。

发生3次谐波谐振的电容器补偿容量为：Qsd 小=Sd 小×（1/9-0.06）=220.985×（1/9-0.06）=11.294Mvar；Qsd 大=Sd 大×（1/9-0.06）=438.92×（1/9-0.06）=22.4336Mvar。

该系统补偿6012kvar，即6.012Mvar。避开了3次谐波谐振区域，所以不会发生3次谐振。

干式空心电抗器感抗：

XL2=XC×3.262%=0.2583Ω；电抗器容量选取：

（503.52×1.3）2×XL2=110.7kvar；留有一定余量，取120kvar。

经过核算，该系统电抗

器可选CKGKL-120/6-3.26%，成套装置对应电

容器额定电压为6.9/

kV。结语

无功补偿装置的应用使得无功功率大大减少，不仅节约企业自身的电费开支，而且提高了电网的安全性能和供电质量，保证设备正常工作，产生的实际经济效益显著。因此，电抗器温度过高问题如果得不到合理的解决，将直接影响着无功补偿装置的运行，为此，今后我们须更加重视电抗器温度过高问题，寻求更为合理、经济的对策。

参考文献

[1]陶梅，江钧祥.串联电抗器及其电抗

率的选取[J].电力电容器与无功补偿，2010（03）.

[2]于海.干式空心电抗器的优化设计[D].西安理工大学，2009.

图2 成套装置系统接线图