节能型干式半芯电抗器在电力系统中的选择与应用
申　强1，赵克明2
(1.黑龙江省电力勘察设计研究院，黑龙江哈尔滨150010;2.哈尔滨电业局，黑龙江哈尔滨150010;)
摘　要：在实际工程应用中采用了干式半芯电抗器(在干式空芯电抗器的线圈中放入导磁体芯柱制造电抗器)，通过技术经济比较和实际运行测算，半芯并联电抗器其节能效果明显，设计选型和装配合理。关键词：干式电抗器；电力系统；节能降耗；电磁计算
中图分类号:T M47    　文献标识码:A      文章编号:1002-1663(2007)05-0381-02
Appli ca ti on of en er gy -s a vi n g dr y type sem i-core reactor
to electr i c power syste m and its selecti on
S HEN Q iang 1
,Z HAO Kem ing
2
(1.He il ongjiang Electric Po wer Survey and Design Institute,Harbin 150010,China;2.Harbin Po we r Bureau,Harbin 150010,China)
Abstrac t:By c ompa ring of technol ogica l ec onom y and measuring &calculating of actual ope r a tion,it is be 2lieved that the dry type se m i -core react or,which ismade by putting magnetizer core ste m into the coil of dry type holl ow reactor,ha sm any advantages in ene r gy -saving,design and selecti on and fitting,so it is used when designing .
Key wor ds:dr y type reactor;elec tric power syste m ;ene r gy -saving &consu mp ti on -reducing;electr om agnet calculati on
  在我国的高压和超高压电网中，为保证向电网提供可阶梯调节的感性无功，补偿电网剩余的容性无功，保证电压在允许范围内，提高电网稳定性，增强输电能力，我们在新建变电站和电网生产改造中加装并联电抗器补偿装置。并联电抗补偿装置通常接在变压器的低压侧。黑龙江省内的佳木斯和北安地区运行的10kV 、35kV 和66kV 并联电抗器，大部分都采用干式空芯或干式铁芯式。黑龙江电网内500kV 林变电站、方正变电站、哈南变电站等都采用干式空心并联电抗器。
干式并联电抗器在电力生产中发挥其不可替代性能的同时，也带来了新的课题。电力行业降低损耗的节能要求，对输变电设备制造业提出了更高更新的技术要求。进一步加大无功补偿、采用低耗能电力设备，
是节能降耗的重要保证。电抗器作为无功补偿装置中的一个重要组成部分,
本身也在消耗电能。因此，如何降低电抗器自身的损耗、降低用户运行成本、提高经济效益以适应
电力系统发展需求，是在生产、设计中高度关注的技术创新课题。
根据开展科技创新的精神，在设计中不断增加科技含量，以科学技术这一第一生产力来促进辅助工程设计，为国家节省投资，为建设单位和生产部门提供安全、稳定、节能、环保的设计成品。本着这个原则，设计人员多次现场勘察，考虑提出一个满足现场需要的方案，既体现创新精神，又不会增加大量的投资的合理方法。
1　干式半芯电抗器技术创新点和节
能原理
在多方征集新技术的基础上，我们在设计中引入了在干式空芯电抗器的线圈中放入导磁体芯
收稿日期8作者简介申强()，男,6年毕业于哈尔滨工程大学电气自动化专业，工程师。
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83—第29卷　第5期          　黑龙江电力          　2007年10月
:2007-0-02
:1974-1991
reactor电抗器柱制造电抗器的新思路。现这种产品称之为干式半芯并联电抗器。该项技术节能效果比较明显，与同容
量干式空芯电抗器相比较，干式半芯电抗器运行时电能损耗降低了20%～45%，节约占地面积20%～30%左右，顺应了“国家电气产品无油化、小型化、节能环保”的发展趋势。1.1　公式分析与推导三相电抗器组的排列方式如图1所示。如果将三相电抗器组接在三相电网中，如图2所示，假设三相电抗器组中的每一相电抗器的结构相同。由于导线较细(多股并联)，忽略导线内部的集肤效应和邻近效应。三相电抗器组的周围无铁磁物质，圆形导线，则电抗器的电压降方程方式为:
ΔU 1=(r 1+j ωL 1)I 1+j ωM 12I 2+j ωM 13I 3
ΔU 2=j ωM 12I 1+(r 2+j ωL 2)I 2+j ωM 23I 3ΔU 3=j ωM 13I 1+j ωM 23I 2+(r 3+j ωL 3)I 3
(1)式中,ΔU i 为各相电压降;
L i 为各相电抗器的电感值;M i j 为电抗器的相间互感值;
r i 为各相电抗器的电阻值。
(a )垂直排列(b )水平排列(c )水平三角排列(d )梯形排列
图1　三相电抗器组的排列方式
图2　接在电网中的三相干式空心电抗器
  在一般情况下，等效阻抗和电流有关，如果相电流是对称的，三相互差120°，即
I 1=I  I 2=a 2
I  I 3=a I
式中,a =e j120°=-12+j 3
2;=j °
=j 3
;a 3
=1。1.2　技术创新点
由于在线圈中放入了由高导磁材料做成的芯柱，从而使磁路中磁导率大大增加。因此，与空芯电抗器相比较，在同等容量下，线圈的直径可大幅度缩小，导线用量大大减少，损耗也随之大幅度降低。铁芯结构为圆柱形，形状十分简单。半芯电抗器的铁芯柱经整体真空环氧浇注成型后密实而整体性很好，运行时振动很小，噪音很低。尤其是铁芯柱经整体真空环氧浇注成型、再经特殊的防护措施处理后可直接使
用于户外，不受任何环境条件的限制。相比铁芯式电抗器，由于半芯电抗器的铁芯中无气隙，并且被环氧树脂浇注成坚固、密实的整体，线圈和星形架的连接用环氧玻璃丝绑扎，经过固化后整体结构十分牢固，因此运行时噪音很低。铁芯上下两端以35kV 负荷绝缘子支撑绝缘，绝缘子耐压水平为工频(1m in )95kV ，雷电冲击耐压为200kV 。一般对铁芯式电抗器(油浸式或干式)，要求在0～1.8倍额定相电压下其伏安特性保持线性。干式半芯电抗器的伏安特性在0～2倍额定电压的范围内仍为线性，其线性度好于铁芯式电抗器。与传统干式空芯电抗器一样，干式半芯电抗器非常适合于户外环境运行，铁芯部分为全封闭环氧树脂浇注结构，外侧喷涂以耐户外条件的防护漆，而其线圈部分与传统的干式空芯电抗器相同，具有良好的电气和机械性能。
另外，半芯电抗器在产品构造上还有以下诸多特点:
电抗器的电磁计算全部是借助于中科院开发
研制的计算软件；采用小截面的圆铝导线绕制线圈，大大减少了涡流损耗；降低线匝之间的工作电压，保证长期安全运行；采用新技术降低包封表面泄漏电流；电抗器表面涂刷高阻增水涂料R T V 胶以增强电抗器的防污绝缘等级；与国外同类产品相比，增加了线圈高度，适当加厚环氧玻璃纤维的厚度；由于各层线圈均被环氧玻璃纤维纱包封在各包封中，而使线圈得到了极好的防护；散热条件好；电流分配均衡；抗短路能力强等等。
2　半芯电抗器的技术水平与应用状况
半芯电抗器技术开发难度为其核心技术在于
电磁计算。铁芯电抗器的电磁计算可按回路原理进行，空芯电抗器可按磁场原理进行计算，而半芯电抗器则因磁路中存在两种导磁介质，呈复杂的非线性变化，电磁计算更加复杂、难度更大。在设
(下转第38页)
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图1　GPR S 网络通信系统结构图
2.2　报警信息管理
在电力调度自动化系统中，实时报警信息主要包括：系统报警信息(包括通道报警、主机状态报警信息、系统进程报警信息、服务器切换信息等)和电力系统报警信息(包括开关变位、刀闸变位、保护信号动作/恢复、遥测越限等)；不同的报警信息满足不同人员的需求，当调度自动化系统出现故障时，将该类信息发送到远动检修人员手机中，通知他们及时处理；当电网发生运行故障时，应按事故的严重程度，分别发送到调度、生产、安监、及各级领导的手机当中。
3　GPRS 无线网络介绍
G PR S 是目前解决移动通信信息服务的一种完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS 的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比,G PR S 网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS 的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。3.1　网络规划简单
G PR S 用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的监测点无需进行拉线，埋线
等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。3.2　性价比较高
终端价格比较低，与DDN 相比，较D T U 或DDN 专线Mode m 其终端价格便宜很多。3.3　G PR S 资费便宜、计费合理
GPR S 资费包月比有线电话网络资费还便宜。环保数据采集业务没有大数据量的信息传输，不必要采用资费很高的专线(DDN 、帧中继)。3.4　通讯质量高
GPR S 能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永不掉线。3.5　接入速度快，提供与现有数据网的无缝连接
由于GPRS 网本身就是一个分组型数据网，支持TCP /I P 、X .25协议，因此无需经过PSTN 等网络的转
接，直接与分组数据网(I P 网或X .25网)互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP /I P 协议，较以前的无线数据网络(集，双向传呼,GS M 短信息)而言，网络接入更加直接方便。
4　结束语
利用GPRS 技术实现调度自动化系统实时信息的传送，简单易行，对各种不同类型的监控系统均可应用。短消息业务的有效性和廉价性，使该项目有很高的应用价值。
(编辑　徐秋菊)
(上接第382页)
计中需要收集大量设备应用地电网数据提供给厂家，经过研究和实验，进行电磁计算并应用于产品。
通过在全国各地的调研，看出从研发至今，已有上百台半芯并联电抗器安全运行在华北、南方、东北电网的110～500k V 变电站中，节能效果显著，得到了生产基层单位的认可。
2002年至今，设计部门已经在省内220kV 孙吴变电站和220kV 黑河变电站等工程中成功应用了干式半芯并联电抗器，经运行部门反映，运行良好，节能效果明显。200kV 黑河变电站由于采用了新型设备和新技术获得2004年省建设厅优秀勘察设计一等将。
500kV 林变电站现运行2组(每组3台)6M 干式空芯并联电抗器，本期设计中新增组6M 并联电抗器，设计选用干式半芯并联电抗器，先对其节能状况和综合性价比进行比较,
可以看出，半芯并联电抗器其节能效果明显，设计选型和厂商配合合理。完全能够达到为国家节省投资，为建设单位和生产部门提供安全、稳定节能、环保的优质产品。
3　结束语
节能、环保型干式半芯电抗器对电力行业、社会环境带来了长远的技术经济效益。今后还要为提升电力设备的技术含量，为国家节省投资，为建设单位和生产部门提供安全、稳定、节能、环保的设计成品，为推动我国电力事业真正走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型电力建设工业化道路而努力。
(编辑　徐秋菊)
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