感性負(fù)載高壓設(shè)備一次元件選型分析

李騰源薛銳孫穎

（1.焦作電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 河南省焦作市 454000 2.國(guó)網(wǎng)焦作供電公司 河南省焦作市 454000）

感性負(fù)載高壓設(shè)備一次元件選型分析

李騰源1薛銳2孫穎1

（1.焦作電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 河南省焦作市 454000 2.國(guó)網(wǎng)焦作供電公司 河南省焦作市 454000）

近年來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，用電量也在不斷的提高，電力系統(tǒng)的建設(shè)也在不斷的加強(qiáng)，電力工程的建設(shè)也越來(lái)越多，其規(guī)模也越來(lái)越大。在電力系統(tǒng)中，一次元件在輸配電的系統(tǒng)中，高壓線路的負(fù)載為感性設(shè)備變得越來(lái)越多，所以對(duì)于感性負(fù)載設(shè)備的那些高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備來(lái)說(shuō)，怎樣才能進(jìn)行一次元件選型與配置就會(huì)顯得非常的重要。本文主要講述了感性負(fù)載高壓設(shè)備在一次元件選型這個(gè)方面與感性負(fù)載高壓設(shè)備保護(hù)措施這個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析，以供大家參考。

感性負(fù)載；高壓設(shè)備；分析

1 感性負(fù)載的概念

感性負(fù)載一般來(lái)說(shuō)是把帶有電感參數(shù)的負(fù)載叫做感性負(fù)載。具體來(lái)說(shuō)應(yīng)該是負(fù)載電流滯后負(fù)載電壓一個(gè)相位差特性的為感性負(fù)載，比如變壓器，電動(dòng)機(jī)等等負(fù)載，這些都稱為感性負(fù)載。感性負(fù)載還可以這樣說(shuō)，有些設(shè)備在消耗有功功率的時(shí)候還會(huì)消耗一些無(wú)功功率。有線圈負(fù)載的電路也可以稱為感性負(fù)載。感性負(fù)載在啟動(dòng)的時(shí)候，需要一個(gè)比維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需電流大得多（大約在3～7倍）的啟動(dòng)電流。此外，配電室運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明：切斷感性負(fù)載（變壓器，并聯(lián)電抗器，消弧線圈，電弧爐等）產(chǎn)生過(guò)電壓原因是由于斷路器的熄弧能力太強(qiáng)，一定要強(qiáng)制的切斷感性負(fù)載的時(shí)候，激磁電流所引起的。主要是由于有著非常強(qiáng)的熄弧性能的斷路器，在其切斷有著非常小數(shù)值的感性負(fù)載的激磁電流時(shí)，非常有可能使得電弧不會(huì)在電流經(jīng)過(guò)工頻零點(diǎn)的時(shí)候熄滅，反而可能會(huì)在電流某一個(gè)瞬間，用斷路器來(lái)進(jìn)行強(qiáng)迫切斷。在這個(gè)時(shí)候，往往會(huì)因?yàn)榧ご烹娏髟谀骋粋€(gè)瞬間的值突然下降到零這樣的急劇變化，我們就會(huì)在感性的負(fù)載上感應(yīng)出非常高的過(guò)電壓，也可以稱為操作過(guò)電壓。然而這種過(guò)電壓的峰值往往會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高壓交流電器設(shè)備所能承受的電壓值，所以很容易引起高壓交流電器設(shè)備的瞬時(shí)出現(xiàn)超載現(xiàn)象，進(jìn)而影響到整個(gè)電網(wǎng)供電系統(tǒng)的安全。所以感性負(fù)載的操作過(guò)電壓不可忽視。

2 一次元件的概念

電氣設(shè)備中的一次元件主要講的是可以直接用于生產(chǎn)，并且可以運(yùn)輸與分配使用電能的高壓電氣設(shè)備。主要有以下幾個(gè)方面：

（1）連接與斷開(kāi)線路的開(kāi)關(guān)設(shè)備。

（2）生產(chǎn)與轉(zhuǎn)換電源的電氣設(shè)備。

（3）用于保護(hù)的電氣設(shè)備。

（4）可以傳輸電能的軟硬導(dǎo)體與電纜。

（5）接地設(shè)備。

3 保護(hù)措施選用

3.1 對(duì)真空滅弧室進(jìn)行選型

對(duì)于電弧爐等等這些感性負(fù)載并沒(méi)有專用的滅弧室，一般來(lái)說(shuō)我們經(jīng)常用的是普通的滅弧室在外面包上硅膠，增加外爬距或者增加瓷殼的長(zhǎng)度，進(jìn)而來(lái)縮短中間的屏蔽筒其外露的部分，來(lái)改變或者優(yōu)化電場(chǎng)的分布，進(jìn)而使得外絕緣的能力加強(qiáng)?；蛘咧苯舆x用那些增加外爬距離的真空的滅弧室，例如：西門(mén)子35kV的滅弧室，其本身就具有大的爬距，并不需要外包硅膠?？梢酝ㄟ^(guò)降低其開(kāi)斷的能力，來(lái)降低分?jǐn)噙^(guò)程其載流的值，大大的降低了分閘載流過(guò)的電壓，一般情況下會(huì)選用開(kāi)斷比較小真空的滅弧室。

3.2 對(duì)斷路器進(jìn)行選型

對(duì)斷路器進(jìn)行選型，我們可以選擇那些比較適合用于頻繁操作永磁機(jī)構(gòu)的斷路器，選用計(jì)算機(jī)對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在用相關(guān)的控制技術(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)永磁機(jī)構(gòu)的線圈來(lái)驅(qū)動(dòng)功率，進(jìn)而來(lái)獲得斷路器的最佳分合閘的曲線，大大降低了機(jī)械的碰撞，從而大大的提高了機(jī)械構(gòu)件，也包括滅弧室波紋管在內(nèi)的構(gòu)件的壽命。進(jìn)而也免除了在操作的過(guò)程中，動(dòng)靜導(dǎo)電桿會(huì)因?yàn)闄C(jī)械的碰撞，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的累積使得機(jī)械出現(xiàn)形變，造成超行程與開(kāi)距發(fā)生變化，進(jìn)而使得用戶不用對(duì)他們進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)然我們也可以選用那些性能比較穩(wěn)定，使用起來(lái)比較可靠的六氟化硫的斷路器（也就是SF6），主要是由于該斷路有著下面幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：有著非常優(yōu)越的開(kāi)斷功能，并且其開(kāi)斷的特性比較平滑，過(guò)電壓非常的低，而且六氟化硫進(jìn)行沖氣的滅弧室要在極柱中進(jìn)行密封，盡量在使用期內(nèi)可以做到不用去維護(hù)。例如ABB的HD4-40.5六氟化硫的斷路器，就特別適用于開(kāi)斷感性負(fù)載，但該斷路器價(jià)格偏高，多數(shù)用戶從價(jià)格方面考慮，大都不愿意采用它。

3.3 對(duì)過(guò)電壓的保護(hù)器進(jìn)行選型

我們對(duì)過(guò)電壓的保護(hù)器進(jìn)行選型，主要是要提高其避雷器額定電壓，比如把避雷器額定的電壓由原先的42kV提升到54kV，對(duì)避雷器的外絕緣進(jìn)行加強(qiáng)。除此之外，我們還要選擇那些避雷器與阻容的吸收器為一體的，有著復(fù)合型過(guò)電壓的保護(hù)器，主要是因?yàn)椋芾灼骺梢杂行У谋Ｗo(hù)由于雷電而引起的雷擊過(guò)電壓，它主要以預(yù)防為主，通過(guò)限幅來(lái)控制過(guò)電壓倍數(shù)。但是，不可以改變操作過(guò)電壓振蕩頻率，也就是過(guò)電壓梯度。其阻容的吸收設(shè)備如果出現(xiàn)在操作過(guò)電壓的時(shí)候，我們要把其中的電容接入到系統(tǒng)，進(jìn)而可以增加系統(tǒng)中電容量，這樣可以使得操作過(guò)電壓幅值與頻率都大大的降低，進(jìn)而達(dá)到其保護(hù)設(shè)備的基本作用。但是，這里還有一個(gè)問(wèn)題，就是說(shuō)阻容吸收的裝置里面的電容，如果在發(fā)生單相接地的時(shí)候，往往會(huì)增加系統(tǒng)電容的電流。這兩種類型的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)施，其保護(hù)的范圍與性質(zhì)均不相同，對(duì)于這兩種類型的保護(hù)設(shè)施，我們?cè)谶M(jìn)行選擇的時(shí)候不可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為只取兩種類型中的一種類型就可以滿足其要求。因此我們認(rèn)為，高壓系統(tǒng)在過(guò)電壓保護(hù)這個(gè)方面，其避雷器與阻容吸收設(shè)備這兩樣都是非常重要的設(shè)施，缺少一個(gè)都不行。

3.4 對(duì)加裝濾波器進(jìn)行選型

在實(shí)際的工作中，用電弧爐進(jìn)行煉鋼，其所產(chǎn)生出現(xiàn)的諧波，在工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，是非常嚴(yán)重的一種諧波源之一。在這個(gè)諧波中，主要是二次與三次諧波來(lái)說(shuō)是非常嚴(yán)重的，當(dāng)然其他諧波還有四次、五次、六次以及七次的諧波。所以，對(duì)于那些大容量的電弧爐，其在供電系統(tǒng)之中一般情況下要裝濾波的裝置。我們用得比較多的是，前面所說(shuō)的各次諧波單調(diào)諧濾波器，也就是我們要利用RLC的電路串聯(lián)諧振這個(gè)原理，把電容和電感以及電阻進(jìn)行串聯(lián)，三相選擇用星形的接線，也可以選擇用三角形的接線，一般來(lái)說(shuō)電抗器與電阻器要接在電容器的后面。對(duì)于那些需要濾波某次的諧波來(lái)說(shuō)，這個(gè)濾波器的電容和電感是在諧振的狀態(tài)，綜合的電抗比較接近為零，在這個(gè)時(shí)候，總阻抗可以決定該電阻值。也就是說(shuō)對(duì)于我們需要濾波的這次諧波來(lái)說(shuō)。其濾波器電容與電感串聯(lián)的支路一直處于短路的狀態(tài)，進(jìn)而使得這次的諧波電流可以完全的流入到這個(gè)支路中去，盡量避免諧波的電流流入到電源系統(tǒng)中去，與此同時(shí)也對(duì)諧波電壓進(jìn)行了限制。電弧爐煉鋼安裝濾波裝置，這樣不單單能夠預(yù)防諧波對(duì)電力系統(tǒng)的污染，并且濾波器當(dāng)中串聯(lián)的大容量電容器中也能夠起到無(wú)功補(bǔ)償這樣的作用。但是因?yàn)樵跒V波器當(dāng)中串聯(lián)了大容量的電容器，那么對(duì)于基頻來(lái)說(shuō)，濾波回路綜合的電抗呈現(xiàn)容性。并且對(duì)于電弧爐煉鋼濾波裝置操作來(lái)說(shuō)，也顯得比較頻繁。所以，我們?cè)跀嚅_(kāi)濾波器的時(shí)候，非常有可能使得開(kāi)關(guān)電弧發(fā)生重燃現(xiàn)象。因此，我們一定要重視過(guò)電壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)電能這個(gè)能源的需求也越來(lái)越多，國(guó)家對(duì)電力工程這個(gè)基礎(chǔ)建設(shè)的投入也大大增加了。隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村與城市的電網(wǎng)進(jìn)行改造建設(shè)，有著感性負(fù)載的電氣設(shè)備也變得越來(lái)越多起來(lái)。因此，我們要不斷的進(jìn)行學(xué)習(xí)，還有借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，不斷的提升我們的技術(shù)水平，進(jìn)而為我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

[1]李福林，趙永利.電力工程技術(shù)難點(diǎn)解析[J].中國(guó)電力工程，2014，22（13）：153～155.

[2]林西雷，宋曉倩.變電站一次設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇[J].江西水利水電，2014，10（25）：162～164.

[3]侯中軍，王林祥.淺析感性負(fù)載高壓設(shè)備[J].北京：科學(xué)技術(shù)，2014，17（24）：86～88.

TM564

A

1004-7344（2016）01-0027-02

2015-12-25

李騰源（1987－），男，助理工程師，本科，主要從事電氣一次設(shè)計(jì)方面的工作。

薛銳（1988－），女，助理工程師，本科，主要從事電力調(diào)度方面的工作。

孫穎（1980－），女，工程師，本科，主要從事電氣一次設(shè)計(jì)方面的工作。