干式電抗器的應用以及使用壽命

 蘇州谷明電氣有限公司專業生產串聯電抗器設備。

        接下來，我們將分享干式電抗器的應用和使用壽命，以進行串聯諧振測試。中國干式空芯反應堆的發展起步較晚。直到20世紀90年代初才逐漸開始生產出這樣的產品。目前，并聯電抗器的最大額定電壓為63kV，最大無功電容為120MVar。目前，并聯電抗器的最大額定電壓為63kV，上海MWB變壓器有限公司2000年，講解了溝槽干核反應堆技術及相關工藝設備。干式空芯反應器的設計，而且工藝和制造與加拿大海溝的水平不相上下。以及各類干式空心反應器的年生產能力可達5000 MVAR。
       跟隨者電網建設和輸電技術的發展，用環氧樹脂浸漬玻璃纖維包封干式堆芯代替水泥反應堆和堆芯反應器是一個重要的發展走勢。本文僅分析了干芯（以下簡稱芯）的功能和使用壽命。
 一、電抗器的功能：電抗器的限流和濾波作用
       隨著電網容量的范圍的擴大，系統的短路容量水平迅速提高。例如，在500kV變電站的35kV側，最大三相對稱短路電流的最大有效值接近50kA。為了限制輸電線路的短路電流，保護電力設備，需要安裝電抗器。因為電抗器可以減小短路電流，并在短路時保持系統電壓不變。阻尼電抗器（串聯電抗器）是安裝在電容器電路中，作用是在電容器電路投入運行時抑制浪涌電流。與此同時，它與電容器組共同構成濾波器，充當每個諧波的濾波器。
 二、電抗器的使用壽命分析
      在額定負荷下，反應器的長期正常運行時間是反應器的使用壽命。反應器的使用壽命是由材料來決定的。用來制造反應器的材料是金屬材料和絕緣材料。金屬材料耐高溫。但在高溫、電場和磁場的作用下，絕緣材料將逐漸失去原有的力學性能和絕緣性能。例如，脆性、機械強度降低和電氣故障。這個逐漸的過程被稱為絕緣材料的老化。我們知道溫度越高，絕緣材料的力學性能和絕緣性能越弱，絕緣材料的含水量越高，老化越快。反應器中的絕緣材料必須承受反應器運行和周圍環境的作用所產生的負荷。因此這些載荷、強度和工作時間的總和決定了絕緣材料的使用壽命。
      這些負載包括熱，機械和電氣特性以及環境溫度，化學污染，灰塵和各種射線。一方面，熱作用會導致絕緣材料的分子結構中發生化學變化，例如斷鏈，分離反應和交聯反應;另一方面，由于金屬導體和相鄰絕緣材料之間的熱膨脹系數的差異，發生機械擠壓損壞。反應器運行產生的交變磁場所引起的機械負荷包括壓力、張力、張力、振動等。當機械應力高于臨界值時，絕緣材料就會斷裂。在周圍環境中破壞反應堆的最重要因素是高溫和潮濕，其次是強光、灰塵、細砂、煙霧等。此外，還有生物效應（如真菌和細菌）和對某些動物（如白蟻）的損害。紫外線輻射，特別是在室外條件下，加速了有機聚合物絕緣材料的老化。
     反應器運行時，其使用壽命將受到上述負荷和環境的影響，其中熱負荷和環境的影響最大。由于電抗器繞組熱穩定性的溫升被認為是在足夠的機械和電氣特性下的主要性能指標之一。因此，IEC和相關國家標準規定了使用各種隔熱材料的反應堆的運行溫升限值，如下表所示。當溫度升高時，熱流密度增大，趨于不均勻，平均溫度與最熱溫度之差增大。
 當反應器運行時，其繞組既是傳熱介質又是熱源。通常，根據某些規則，其溫度總是在空間上彎曲。反應器繞組的溫升限制基于最熱的溫升。平均溫升是評價設計合理性和經濟性能的重要指標。平均溫度上升與最大熱點溫度上升之間存在規律關系。反應器繞組絕緣的熱壽命和絕緣損壞由繞組的最熱溫升來決定。不是一般的溫升來決定。因此干式空心電抗器的使用壽命是根據Monte-Schenger（Montsingey）的壽命定律計算。
 上述公式中，t是絕緣材料的使用壽命；a是一個常數（由反應堆用絕緣材料的耐溫等級決定）；theta是一個常數，約為0.88；theta是絕緣材料的實際工作溫度。
 對于Montechinger壽命定律theta=f（lnt）的半對數，得到一條含有方向常數（-1/a）的線，即繞組的壽命（繞組的熱阻等級為a、b和h）和繞組的工作溫度。
 每一種絕緣材料具有固定的溫度變化值。在某個統計周期中，如果反應堆繞組的最高溫度低于所用絕緣材料的最高允許溫度，則絕緣材料的老化將變慢并且使用壽命將延長。相反，絕緣老化速度增加并且壽命縮短。在反應器的整個壽命期間，絕緣壽命的延長或縮短構成了對反應器壽命的補償。將每種絕緣材料的壽命減半或加倍的溫度變化是固定的。 A類為8，B類為8≤10，H類為12.由于A階，Δθ= 8。所以，MonteSchengel的生命定律也被稱為8定律，而H等級通常被稱為12定律。
 三、電抗器在無功補償裝置中的應用
       隨著中國500 kV電力系統的發展，大型變電站靜態無功補償裝置的安裝趨勢越發明顯。靜態無功補償器對突然負載變化具有快速響應（典型響應時間為10-20 ms），無功功率和電壓調節特性穩定。因為它可以穩定電力系統的電壓，并且有效地提高電力系統的功率因數，抑制電壓波動，保持電力系統處于三相平衡狀態，并抑制電力系統的次同步振蕩。此外，在電力系統的臨界點安裝靜態無功補償器可以降低電力系統的穩態過電壓。因此，為了確保電力系統的安全運行，大中型變電站需要安裝電容器無功補償電抗器。
      并聯電抗器是無功功率補償裝置的重要部分。它用于改善電感器的無功功率，以平衡電力系統中的過電容和無功功率。當電力系統啟動時，當傳輸功率很小時，這是必要的，而在白天，當負載很輕時，這是深夜。在這兩種情況下，感應線根本沒有電源。由于電容效應，傳輸線產生的充電功率大于傳輸線吸收的感應功率，滿足了電力系統無功功率平衡的需要。保持電力系統的電壓水平。否則，電源系統電壓過高，無法保證安全運行。
      近些年來，為了減少靜止無功補償裝置中晶閘管的數量和整個裝置的投資，電容器組（TSC）和并聯電抗器組（TCR）的容量也在盡可能地增加。在一些靜態無功補償裝置中，TSC支路甚至被取消，完全被固定電容器組（FC）取代。因此，為了保持靜止無功補償裝置的無功功率和調壓特性的連續性和穩定性，必須提高并聯電抗器的總容量。因此，并聯電抗器的數量在增加。
 總之，每種絕緣材料具有最高的絕緣溫度。當反應器繞組的最高溫度超過絕對最高溫度時，絕緣材料將迅速碳化并且絕緣和機械性能將喪失。因此，如果反應堆經常過載，則必須在訂購時與制造商協商，并且在設計期間經常過載以確保反應堆的必要使用壽命。