干式空芯電抗器在鐵路供電系統(tǒng)中的應用

為保證列車之正常運行，牽引網電壓任何一點不低于21 kV，在 嚴重之情況下不得低于19 kV，因此，我們必須提高牽引網之電壓[陽光電子學校維修專家友情提示]。一般情況都采用并聯(lián)電容補償之方法提高牽引網之電壓[陽光電子學校維修專家友情提示]。

在變電所中電容器補償裝置連接方式如圖1[陽光電子學校維修專家友情提示]。電容C1，C2為補償電容，L1，L2為放電線圈，DK是濾波電抗器[陽光電子學校維修專家友情提示]。

圖1 接線方式

電抗器之作用是將電力機車產生之高次諧波濾掉，減小高次諧波對電力系統(tǒng)之影響[陽光電子學校維修專家友情提示]。近幾年，出現了新型戶外干式空芯電抗器，這種電抗器克服了充油式電抗器之缺點，具有噪聲小，檢修方便等優(yōu)點[陽光電子學校維修專家友情提示]。但是這種電抗器也存在不足之地方：在現場電抗器之電感量測試較難，同時在實踐中發(fā)現這種干式空芯電抗器不適于使用鐵網柵[陽光電子學校維修專家友情提示]。

當電抗器投入運行時，即給電抗器加了一個隨時間作正弦變化之電流i，表示為：
　　
其中　 ω=2πf，i為初相角[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　電抗器加入電流i，從首端(A端或B端)進，尾端(DA或DB)流出[陽光電子學校維修專家友情提示]。那么，電抗器線圈中產生磁通Φ[陽光電子學校維修專家友情提示]。根據電磁感應定律，沿著電抗器線圈壓降方向線圈ADA(或BDB) 兩端感應電勢
　　
　　磁通為：Φ=Φmsinωt,
　　

我們知道，建立磁場時，只需要從電源送入無功功率[陽光電子學校維修專家友情提示]。因此產生磁通Φm之電流與磁通Φm同相位，而落后電壓源電壓UA之相位為90 °，稱為磁化電流，用Iro表示，也稱為勵磁電流之無功分量[陽光電子學校維修專家友情提示]。鐵磁材料之磁導率μ比非鐵磁材料大得多，約為幾百倍[陽光電子學校維修專家友情提示]。在交變之磁化條件下，鐵網柵中存在著磁滯現象，有磁滯損耗[陽光電子學校維修專家友情提示]。建立磁通Φm除了從電源送入無功功率外，還需要送入有功功率，以提供網柵中磁滯損耗所需要之有功功率[陽光電子學校維修專家友情提示]。顯然，有功功率只有通過一個與電源UA同相位之電流送進來[陽光電子學校維修專家友情提示]。另外，通交變之磁通Φm，網柵中還有較大之渦流存在，在渦流之作用下也產生很大之熱損失，即為渦流損失[陽光電子學校維修專家友情提示]。

網柵中磁滯損耗及渦流損耗之電流稱作勵磁電流之有功分量Ioa，磁滯和渦流損耗之結果消耗了有功功率，而在網柵中轉化為熱能[陽光電子學校維修專家友情提示]。網柵為鐵質材料，導磁率μ非常大[陽光電子學校維修專家友情提示]。在磁化過程中，鐵磁材中磁疇按外加磁場排列，由于磁疇之往復擺動，所以要遇到彼此間之阻力，就消耗一定之能量[陽光電子學校維修專家友情提示]。這部分由于磁滯現象產生之、以熱之形式散失掉之能量就是磁滯損耗[陽光電子學校維修專家友情提示]。而往復交變磁化之頻率愈高，磁滯損失也愈多[陽光電子學校維修專家友情提示]。可以證明，磁滯損失正比于磁化時所用電流之頻率，因而網柵中有磁滯損耗也就以熱之形式散失掉[陽光電子學校維修專家友情提示]。另外當交變磁通之Φm通過網柵之橫斷面時，斷面上有感應電流產生，在渦流之作用下，產生熱損失即渦流損失[陽光電子學校維修專家友情提示]。渦流損耗與電抗器線圈中之電流頻率之平方成正比，而網柵又是導磁率很強之鐵質材料組成之閉合回路，從而使得Φm產生之渦流也比較大，即Ioa比較大[陽光電子學校維修專家友情提示]。由IA=Ior+Ioa可以看出Ioa增大時，若IA不變，Ior也就相應地減小[陽光電子學校維修專家友情提示]。換句話說，電抗器之勵磁電流IA=Ior+Ioa中有功分量增大，無功分量減小，這對于變電所來說是非常不利之，網柵中之有功分量會轉化為很大之熱量[陽光電子學校維修專家友情提示]。

這個有功分量我們沒有具體之測量，但從現場之運行情況來看，當電抗器投入運行時，網柵振動，電抗器底部絕緣瓷瓶連接地線處振動比較大(發(fā)出較大之振動聲)，同時網柵發(fā)熱[陽光電子學校維修專家友情提示]。電抗器投入時間越長，網柵越熱，網柵門之鎖熱得發(fā)紅，網柵燙手[陽光電子學校維修專家友情提示]。針對以上情況，我們把網柵全部更換掉，改用磚砌圍墻[陽光電子學校維修專家友情提示]。這樣一來不但經濟、節(jié)約、美觀，而且以上我們分析之不利因素全部消除，對于人身、設備都比較安全、可靠[陽光電子學校維修專家友情提示]。實際應用證明這是行之有效之好方法，可保證干式空芯電抗器安全可靠之運行[陽光電子學校維修專家友情提示]。

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