干式空芯电抗器在铁路供电系统中的应用

为保证列车之正常运行，牵引网电压任何一点不低于21 kV，在 严重之情况下不得低于19 kV，因此，我们必须提高牵引网之电压[阳光电子学校维修专家友情提示]。一般情况都采用并联电容补偿之方法提高牵引网之电压[阳光电子学校维修专家友情提示]。

在变电所中电容器补偿装置连接方式如图1[阳光电子学校维修专家友情提示]。电容C1，C2为补偿电容，L1，L2为放电线圈，DK是滤波电抗器[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图1 接线方式

电抗器之作用是将电力机车产生之高次谐波滤掉，减小高次谐波对电力系统之影响[阳光电子学校维修专家友情提示]。近几年，出现了新型户外干式空芯电抗器，这种电抗器克服了充油式电抗器之缺点，具有噪声小，检修方便等优点[阳光电子学校维修专家友情提示]。但是这种电抗器也存在不足之地方：在现场电抗器之电感量测试较难，同时在实践中发现这种干式空芯电抗器不适于使用铁网栅[阳光电子学校维修专家友情提示]。

当电抗器投入运行时，即给电抗器加了一个随时间作正弦变化之电流i，表示为：
　　
其中　 ω=2πf，i为初相角[阳光电子学校维修专家友情提示]。
　　电抗器加入电流i，从首端(A端或B端)进，尾端(DA或DB)流出[阳光电子学校维修专家友情提示]。那么，电抗器线圈中产生磁通Φ[阳光电子学校维修专家友情提示]。根据电磁感应定律，沿着电抗器线圈压降方向线圈ADA(或BDB) 两端感应电势
　　
　　磁通为：Φ=Φmsinωt,
　　

我们知道，建立磁场时，只需要从电源送入无功功率[阳光电子学校维修专家友情提示]。因此产生磁通Φm之电流与磁通Φm同相位，而落后电压源电压UA之相位为90 °，称为磁化电流，用Iro表示，也称为励磁电流之无功分量[阳光电子学校维修专家友情提示]。铁磁材料之磁导率μ比非铁磁材料大得多，约为几百倍[阳光电子学校维修专家友情提示]。在交变之磁化条件下，铁网栅中存在着磁滞现象，有磁滞损耗[阳光电子学校维修专家友情提示]。建立磁通Φm除了从电源送入无功功率外，还需要送入有功功率，以提供网栅中磁滞损耗所需要之有功功率[阳光电子学校维修专家友情提示]。显然，有功功率只有通过一个与电源UA同相位之电流送进来[阳光电子学校维修专家友情提示]。另外，通交变之磁通Φm，网栅中还有较大之涡流存在，在涡流之作用下也产生很大之热损失，即为涡流损失[阳光电子学校维修专家友情提示]。

网栅中磁滞损耗及涡流损耗之电流称作励磁电流之有功分量Ioa，磁滞和涡流损耗之结果消耗了有功功率，而在网栅中转化为热能[阳光电子学校维修专家友情提示]。网栅为铁质材料，导磁率μ非常大[阳光电子学校维修专家友情提示]。在磁化过程中，铁磁材中磁畴按外加磁场排列，由于磁畴之往复摆动，所以要遇到彼此间之阻力，就消耗一定之能量[阳光电子学校维修专家友情提示]。这部分由于磁滞现象产生之、以热之形式散失掉之能量就是磁滞损耗[阳光电子学校维修专家友情提示]。而往复交变磁化之频率愈高，磁滞损失也愈多[阳光电子学校维修专家友情提示]。可以证明，磁滞损失正比于磁化时所用电流之频率，因而网栅中有磁滞损耗也就以热之形式散失掉[阳光电子学校维修专家友情提示]。另外当交变磁通之Φm通过网栅之横断面时，断面上有感应电流产生，在涡流之作用下，产生热损失即涡流损失[阳光电子学校维修专家友情提示]。涡流损耗与电抗器线圈中之电流频率之平方成正比，而网栅又是导磁率很强之铁质材料组成之闭合回路，从而使得Φm产生之涡流也比较大，即Ioa比较大[阳光电子学校维修专家友情提示]。由IA=Ior+Ioa可以看出Ioa增大时，若IA不变，Ior也就相应地减小[阳光电子学校维修专家友情提示]。换句话说，电抗器之励磁电流IA=Ior+Ioa中有功分量增大，无功分量减小，这对于变电所来说是非常不利之，网栅中之有功分量会转化为很大之热量[阳光电子学校维修专家友情提示]。

这个有功分量我们没有具体之测量，但从现场之运行情况来看，当电抗器投入运行时，网栅振动，电抗器底部绝缘瓷瓶连接地线处振动比较大(发出较大之振动声)，同时网栅发热[阳光电子学校维修专家友情提示]。电抗器投入时间越长，网栅越热，网栅门之锁热得发红，网栅烫手[阳光电子学校维修专家友情提示]。针对以上情况，我们把网栅全部更换掉，改用砖砌围墙[阳光电子学校维修专家友情提示]。这样一来不但经济、节约、美观，而且以上我们分析之不利因素全部消除，对于人身、设备都比较安全、可靠[阳光电子学校维修专家友情提示]。实际应用证明这是行之有效之好方法，可保证干式空芯电抗器安全可靠之运行[阳光电子学校维修专家友情提示]。

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