干式空心串联电抗器在电力系统中的应用分析

俞峰　张康　蒋文忠

摘要：电抗器是变电站中常用的电气设备，在电力系统中具有广泛的应用。电抗器常用的接线方式包括串联电抗器和并联电抗器，其中并联电抗器常作为无功补偿装置，本文主要分析串联电抗器的原理及作用，并重点分析干式空心串联电抗器在电力系统中的具体应用。

关键词：串联电抗器;电力系統;电压

引言

众所周知电阻、电容和电感是电气回路的重要组成部分，其中电感具有抑制电流变化的作用，并能影响交流电的相位，我们把具有电感作用的绕线式的静止感应装置叫做电抗器。电抗器也叫做电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围内产生磁场，所以所有具备载流的电导体都有一般意义上的感性。然而，通电长导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成的螺线管形式，称为空心电抗器^[1]。本文主要对干式空心串联电抗器在电力系统中的应用进行了分析。

1 干式空心串联电抗器概述

干式空心串联电抗器系列产品广泛用于电力、化工、冶金、电气化铁道、高电压大容量试验室以及其它特殊场合。在电力系统中，串联电抗器是与并联电容器相串联的、以达到抑制电网电压波形畸变和控制流过电容器的谐波分量^[2]，及限制电容器组合闸涌流为目的的电抗器，其中干式空心串联电抗器示意图如图1所示。

在图1中的干式空心串联电抗器，它一般采用铝导线作为线圈导线，同时选取玻璃钢纤维和环氧树脂固化，具有较强的稳定性，其因结构简单、质量轻目前也被广泛应用在电力行业。干式空心串联电抗器的型号一般由如下字母构成：CKWK-1-2-3-4，其中C代表串联;K代表电抗器;W代表户外;K代表空芯;1代表安装方式;2代表额定容量（kvar）;3代表电容器组的额定电压（kV）;4代表额定电抗比（%）。

2 干式空心串联电抗器的作用

干式空心串联电抗器的使用地点一般在户外，当在户内使用时，必须有良好的通风条件，安装场地应无有害气体、蒸汽及导电性或爆炸性物资。电抗器按照具体用途可分为限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、串联电抗器等^[3]。电抗器作为无功补偿的基本手段，在电力系统中是不可缺少的装置。当电力系统在运行时，出现了无功倒送的情况时，则需要投入电抗器以吸收无功。

电抗器主要的接线方式分为串联和并联两种，其中并联电抗器经常用作无功补偿装置，本文主要探讨串联电抗器的作用。串联电抗器主要用来限制短路电流，也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。可以通过调整并联电抗器的数量来调整电网的运行电压，在超高压并联电抗器中有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能，主要包括以下几点，一是在利用轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。二是改善长输电线路上的电压分布，三是使轻负荷时线路中的无功功率尽可能地就地平衡，防止出现无功功率的不合理流动，同时也减轻了线路上的功率损失^[4]。四是在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。五是防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象，六是当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。

3 干式空心串联电抗器在电力系统中的应用

干式空心电抗器具有以下特点，一是线圈由数个呈圆筒状的包封并联组成，由环氧树脂胶液浸渍过的长玻璃丝束对线圈进行包封，经高温固化后成为玻璃钢结构，结构坚固密实，整体性能好，运行时噪音水平低。二是导线采用横截面较小的圆形铝（或铜）导线，有效地降低了导线中的涡流损耗;并采用绝缘性能优良的薄膜作为导线的匝绝缘。三是电抗器表面覆盖有抗紫外线辐射的硅有机漆，具有良好的耐候性。四是电抗器线圈间采用聚酯玻璃纤维引拔棒作为轴向散热气道，具有良好的散热条件。五是电抗器在进行温升计算时，充分考虑了线圈的热点温升和平均温升，并留有足够的裕度，从而保证电抗器能够长期安全运行。六是由于空心电抗器采用多层并联结构，在稳态工作电压下，沿线圈高度方向的电压分布均匀七是电抗器进出线电气连接均采用氩弧焊焊接，线圈结构上无紧固零件，大大提高了设备运行的可靠性。八是电抗器结构简单、紧凑，能够长期运行在户外气候条件下，设备维护简单方便。

在电力系统的短时段内负荷频繁变化的场合，也需要采用到干式空心串联电抗器。该场合宜装可快速跟踪的瞬态无功补偿装置。由于电容器每次投切前却必须保证电容器没有残存的电荷，而电容器放电即使通过放电线圈亦需要数秒的时间，所以高压瞬态无功补偿装置（也称SVC）一般都是固定补偿最大容量的电容器，同时并联一组容量可调的电抗器，通过快速调整电抗器的输出无功，从而达到无功瞬态平衡的目的。电抗器的调整技术主要有可控硅控制空心并联电抗器及直流偏磁调感两种方式，其中以前者较优，但价格较高。

此外，随着电网中整流负载的不断增加，这些负载所导致的高次谐波电流（最主要的是3次、5次、7次谐波），影响电能质量，使电网电压波形发生畸变，与此同时投入并联电容器时对电压波形影响更大，如果在电容器支路中串入为电容容抗的5—7%的感抗后，就能能有效抑制电网波动，提高电能质量。

4 结论

干式空心串联电抗器是串联电抗器的一种，在电力系统中的应用也较为广泛，本文主要分析了干式空心串联电抗器在电力系统的实际应用，此外干式空心并联电抗器可接到电力系统中的相与地之间、相与中性点之间或相间的用以补偿电容电流，具有重要的应用价值。

参考文献

[1] 李红，杨红伟. 空心串联电抗器安装和检测中应注意的问题[J]. 电世界，2015，56（7）：30-30.

[2] 李阳林，万军彪，黄瑛. 10kV干式空心串联电抗器故障原因分析[J]. 电力电容器与无功补偿，2011，32（3）：58-61.

[3] 杨宇斌. 10kV干式空心串联电抗器烧毁故障原因分析及解决方案[J]. 科技传播，2014（21）.101-106.

（作者单位：绍兴市上虞电力电容器有限公司）