干式平波电抗器概述.ppt

+800kv干式平波电抗器概述,1：平波电抗器的基本结构 2：平波电抗器的主要作用 3：平波电抗器的参数设计 4：平波电抗器的关键技术,1：平波电抗器的基本结构,+800kv斜撑式干式平波电抗器示意图,800 kV 斜撑式干式平波电抗器主体结构由两部分组成：电抗器本体和支柱绝缘子。支撑电抗器的支柱绝缘子为斜撑式结构，共有 12 根，按圆周对称分布，绝缘子轴向和水平面成75角。此外还包括母线支柱绝缘子、电抗器均压环、消声器均压环、防雨帽均压环、支柱绝缘子均压环、支柱绝缘子支架等,2019/6/30,平波电抗器结构优化,目前国内厂家在研制开发800 kV 斜撑干式平波电抗器时，器身的均压设计一般采用从上到下三层均压环结构，即防雨帽均压环、消声器均压环、电抗器本体均压环。800 kV斜撑式干式平波电抗器顶部及支柱绝缘子高压侧的电场分布相对集中，均压环附近的场强较高，场强的最大值出现在均压环外侧面；还可以看到，平波电抗器防雨帽及本体壳体对其高场强区的屏蔽良好，因此，配不配置防雨帽均压环、消声器均压环实际意义不大，可以不用配置。所以平波电抗器优化以后的结构如下图所示：,800 kV斜撑式干式平波电抗器均压环配置图,800 kV斜撑式平波电抗器的电场强度分布,2019/6/30,在图8 中给出的均压结构中，防雨帽及消声器不配置均压环，仅在电抗器本体下侧配置一个均压环。若配置的均压环位置、环径、管径合理，既能有效改善电抗器底部和支柱绝缘子高压侧的电场分布，使最大场强出现在均压环表面，满足电抗器本体外绝缘的要求，又能节约材料，减少安装和维护成本。,2019/6/30,干式及油浸式平波电抗器的优缺点,油浸式平波电抗器的结构与变压器相似，主要由线圈、铁芯和油箱、套管、冷却系统等部件组成。 油浸式平波电抗器因构造上有铁芯，其负荷电流与磁性成非线性关系。其优点主要有：油浸式平波电抗器由于有铁芯，因此要增加单台电感量较容易；油浸式平波电抗器的油纸绝缘系统很成熟，运行也很可靠；油浸式平波电抗器安装在地面上，因此重心低，抗震性能好；油浸式平波电抗器采用干式套管穿入阀厅，取代了水平穿墙套管，解决了水平穿墙套管的不均匀湿闪问题；油浸式平波电抗器的垂直套管也采用干式套管，使其发生污闪的概率降低。其缺点主要有：内部绝缘复杂。主要靠油纸绝缘，容易着火并引起火灾。噪声较大。重量较大，运输较为困难。运行、维护费用较高。 干式平波电抗器主要由线圈、支架、绝缘支柱、均压环、底座等组成。线圈由多层同心压缩铝线包组成，每层线包均浇注环氧树脂绝缘，层间垫有隔条，用于保证层间绝缘和散热。每层线圈通过垂直紧固件固定牢靠，以确保线圈震动时不变形。由于干式平波电抗器无铁芯，负荷电流与磁性成线性关系。其优点主要有：对地绝缘简单。干式平波电抗器的绝缘主要由支柱绝缘子提供，提高了主绝缘的可靠性。无油，消除了火灾危害和环境影响。 负荷电流与磁链成线性关系。由于干式平波电抗器没有铁芯，因而在故障情况下不会出现磁链饱和现象，在任何情况下都保持同样的电感值。暂态过电压较低。因干式平波电抗器对地电容较低，所以对平抗的冲击绝缘水平要求也较低。可听噪声低。质量轻，易于运输和处理。运行、维护费用低。干式平波电抗器基本上是免维护的。其缺点主要有：重心较高，防震性能较差。占地面积较多。内部无铁芯，要增加单台电感量和提高过负荷能力较困难。本身不带穿墙套管，与换流器之间需要安装穿墙套管，增大了穿墙套管湿闪、污闪的概率；对环境污秽较敏感。对发热点和红外测温较为困难。由于干式平波电抗器外部装有噪声罩，对其内部线圈发热点测量较为困难、误差较大。 对比以上干式及油浸式平波电抗器的优缺点，在实际高压直流输电中大多采用干式平波电抗器。,2：平波电抗器的主要作用,双极直流输电系统构成图,2019/6/30,（1）高压直流输电优缺点,高压直流输电相对于交流输电其优势体现在以下几个方面： 1）特别适合远距离、大容量送电。对于大容量远距离输电,稳定性问题成为了交流输电的制约因素。通常采用串联补偿、静止补偿等措施来提高系统的稳定性,这将大大增加交流输电的成本。而高压直流输电不存在相位差,没有交流输电的稳定性问题,其传输容量和距离不受同步运行稳定极限限制。当输电距离超过600900km时采用高压直流输电比交流输电更为经济。 2）输送功率的大小和方向可以快速的进行调节,提高交流系统的稳定性。高压直流输电换流器采用快速可控的功率器件晶闹管,可以快速实现功率的增减和功率双向传送,在交流系统发生故障或者扰动时,利用直流输电的快速调节,来提高交流系统的稳定性 3）高压直流输电不会增加电力系统的短路容量,避免更换大量的设备和增加投资,且运行不受电网稳定极限限制 4）可以实现不同频率电网联网或者相同频率电网之间的非同步联网。 5）节省线路走廊。 高压直流输电相对于交流输电也有些不足之处,体现在: 1）换流器价格高昂。 2）直流输电运行会产生谐波,并且换流装置消耗大量的无功功率,高压直流输电需要增加大量交直流滤波和无功补偿装置。 3）保护控制系统复杂。 4）传统直流输电需要交流电网提供换向电压,当交流系统较弱时,直流系统运行可能会出现一系列问题。,（2）平波电抗器在高压直流输电中的作用 平波电抗器主要应用于整流以后的直流回路，由于整流电流的脉动数总是有限的，所以输出的直流电压总是有纹波，如存在12n次特征谐波。这就需要由平波电抗器加以抑制，使输出的直流接近于理想。平波电抗器的主要作用包括： 1）用以平滑或者减小直流线路中电压和电流的波动 2）允许在最小直流电流水平下运行 3）逆变器故障和换相故障时限制阀电流 4）直流线路故障时限制阀电流 5）协助保护阀免受直流线路上产生的快速正向冲击 由此可见高压平波电抗器在高压直流输电系统中的作用非常重要，所以随着高压直流输电的发展，平波电抗器的研究也将越来越受到重视。,3：平波电抗器的参数设计,平波电抗器的额定电流和电压由直流系统决定,平波电抗器参数设计主要是电感值的选取。从平波电抗器的作用考虑,希望平波电抗器电感足够大。但是过大的平波电抗器电感会导致直流控制系统调节响应速度下降,且在平波电抗器上容易引起过电压。所以,平波电抗器电感在满足性能的情况下要尽可能的小,这样同时可以减小平波电抗器的花费。 （1）考虑抑制直流电流上升率时平波电抗器电感值的计算 假设逆变侧交流电网电压没有变化,在逆变侧换向开始时,逆变侧一个换流桥发生故障,使直流电压在t时间的换向过程中电压下降U则不发生换向失败的直流系统等值电感Ld为:,2019/6/30,(2)防止直流低负荷时电流断续平波电抗器电感值的计算。,通常防止直流电流断续对于平波电抗器参数设计不起决定作用,根据最小电流值计算平波电抗器的电感,最小电流值一般为额定直流电流的10%,约为电流不发生断续的临界电流值的两倍。对于十二脉动换流器,保证小电流时电流连续性要求的电感为:,4：平波电抗器的关键技术,（1）绝缘控制技术：1）绕组匝间绝缘控制技术：目 前 绕 组 导 线大多采用特制的多股轻型内换位铝电缆代替以往的单丝圆铝线 2）电抗器的外绝缘控制技术：电 抗 器 的 外绝缘主要指各层绕组的表面绝缘 3）局部表面放电控制技术：漏 电 起 痕 是 一切有机绝缘材料在严重潮湿和污秽条件下特有的现象 ，必须对此进抑制。 （2）温升控制技术：1）直流电抗器与交流电抗器的温升差异。直流电抗器与交流电抗器的主要区别之一是二者在多层并联绕组内的电流分配和损耗分布不同。 2）等效温升试验直流电流的控制方法。谐波电流由于频率很高，产生的涡流损耗很大，对温升影响较大，所以温升必须要考虑直流电流和谐波电流。 （3）噪音控制技术：由谐波频谱，平波电抗器的噪音水平由各种谐波电流量综合产生。所以平波电抗器要安装降噪装置