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技术不求人|带你360度了解电抗器技术知识!

发布时间:2019-10-12 11:01:00 浏览次数:

对无功补偿产品的销售工程师来说,现场总会遇到各种各样的电抗器技术问题,所以电小二今天梳理了电抗器的一些问题,给大家讲解一下。



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电抗器的分类及用途



电抗器其实很简单,通俗的讲就是能在电路中起到阻抗作用的东西。实际的电抗器是导线绕成螺线管形式,有时为了让这只螺线管具有更大的电感,便在螺线管中插入铁芯,称铁芯电抗器。如果没有铁芯那就是空芯电抗器。

根据用途来分,大致有7种

  • 第一种:串联电抗器:里面通过的是交流,串联电抗器的是与补偿电容器串联,用于抑制涌流和吸收谐波、保护电容器、改善电能质量、提高功率因数,延长电容器的使用寿命等。

  • 第二种:并联电抗器:并联电抗器的作用是补偿系统中的容抗。通常与晶闸管串联,可连续调节电路中电流。一般用于电容器的对冲试验场合,用的不是很频繁。

  • 第三种:进线/出线电抗器:或者叫变频器用输入/输出电抗器,顾名思义就是用于电网中保护变频器及其周边产品安全的

  • 第四种:消弧电抗器:又称消弧线圈,接在三相变压器的中性点和地之间,用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流,来补偿流过接地点的电容性电流,使电弧不易持续起燃,从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。

  • 第五种:滤波电抗器:用于两个方面,一是减小整流电路中直流电流上纹波的幅值;二是和电容器构成对某种频率能发生共振的电路,用以消除电力电路某次谐波的电压或电流。(串联电抗器有时候因为能抑制和吸收谐波也会被叫做滤波电抗器,所以大家遇到滤波电抗器时,可以多问一些参数,这个参数下面会给大家详细讲解。)

  • 第六种:启动电抗器:是与电动机串联,用来限制电动机的起动电流。

  • 第七种:平波电抗器:用于整流以后的直流回路中。一般用于变频柜整流设备中。

以上几种电抗器大家简单了解一下即可,下文着重讲解的是电能质量中无功补偿柜上使用的串联电抗器。

串联电抗器一般分为三相、单相两种,或者说是共补电抗器、分补电抗器两种,均为干式铁芯,铁芯采用优质冷轧硅钢片,具有无毛刺、一次成形、整齐规则等特点;设计体积紧凑、接线方便,大大节约用户柜体成本投资、安装方便;整体也具有防阻燃、耐高温、损耗低、发热少、温升低、噪音小、使用寿命长及节能等优质特点。

选择电抗器时还要注意一下它的使用环境,如果装在成套柜内,应加装通风设备,常规使用的电抗器海拔高度不超过2000米。如果是非标定制的话,要提前说明情况。比如处于海拔3500米以上的话,就需要特别订购高原型的产品。作为销售工程师也要知道,非标的产品价格以及方案都需要重新核算。



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串联电抗器的主要作用是什么呢?



串联电抗器是电力系统无功补偿装置中的主要元件之一,它是与电容器串联接入系统中的,因电容器在补偿时,往往会受到谐波电流、合闸涌流及操作过电压的冲击影响,造成电容器的损坏和功率因数的降低,为此我们需要在电容器前端加装串联电抗器,用于抑制涌流和吸收谐波,避免谐波电流等不利因素对电容器的造成影响,从而保护补偿装置安全稳定的运行。


在此条件下,电抗器的作用主要涉及两个要点:

1)抑制涌流

2)抑制谐波的影响


对于不同的主要目标,所选择的电抗器参数也不同:

  • 以抑制涌流为主要目标的场合,其电抗率通常不大于1%;

  • 而抑制谐波影响的场合下,电抗率多以5%,6%,7%,12%,14%等参数居多。


那“涌流”为何物呢?当电容器接入电网的时候,其电流值远远大于额定电流,我们把这个电流称为涌流,涌流会影响电容器和系统安全,因此,希望此电流越小越好,这就有了所谓的限制涌流措施。在电容器前端串接电抗器,这是限制涌流的措施之一。



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电抗率应该怎么选择呢?



在电容器前端串联的电抗器,根据所处电网环境中谐波的不同,电抗率选择也不一样。


电网中的谐波多以奇次谐波为主,偶次谐波很少见,先不作讲解。


  • 奇次谐波主要有:3次、5次、7次、11次、13次、

  • 电抗率常用的有:1%、6%、7%、12%、14%、


当仅以抑制涌流为目标时,电抗率不大于1%;其电抗率根据主要的背景谐波而不同。


  • 当抑制3次谐波影响时,电抗率参数以选择14%的居多,其他同类参数包含12%,13%等;

  • 当抑制5次及以上谐波影响时,电抗率参数以选择7%的居多,其他同类参数包含5%,6%等。




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电抗器和电容器的匹配问题

这是许多销售工程师常遇到的问题点



因为串联电抗器和电容器在系统中是串联配套使用的,那么选择电抗器时要与所选择的电容器参数相同,选择电抗器需要注意的参数有:额定电压(这个电压与匹配的电容器额定电压相同)、额定电流、相数(就是需要三相的还是单相的)、电抗率、材质(铜材或铝材)、绕制类型(线绕或箔绕)温升、线性度等参数,非标要求的话,需提前说明。


在400V的无功补偿系统中电抗器和电容器串联时,有一些常用的配套选择方案,比如共补方案中,电抗率7%时,三相电容器电压宜选择480V的,这样电抗器的额定电压也要做成480V的。如果电抗率14%时,三相电容器电压宜选用525V的;分补方案中,电抗率7%时,单相电容器电压宜选择280V的,电抗率14%时,单相电容器电压宜选用300V的。有人可能会问,为什么400V系统中,电容器电压怎么不选择400V的呢,其实电抗器和电容器串联后,会抬升电容器两端的电压,为保证电容器安全运行,就需选用留有一定余量的电压等级。对于销售工程师来讲,电抗器和电容器可以配套销售,当然也可以单独销售的。


在实际无功补偿成套中,有时候会出现一个情况,一个补偿柜容量300kvar,补偿方案确会有很多种,当然也会出现很多种价格,比如共补偿300kvar:第一种是分5只60kvar的方案,第二种是分10只30kvar的方案,虽然第一种方案要比第二种方案价格上有一定优势,但是第二种的方案因为支路较多,平分的风险和后期维修成本较低。不管哪一种方案,都有一定的优势,对于我们销售工程师来说,需要考虑现场的环境、空间、成本等一切因素,综合考虑,为客户拿出一个,比较合适的方案。(关于成套方案,没有实际操作过就是个菜鸟,说的不一定对,希望大家批评指正,有则改之,无则加勉吧。) 

 


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电抗器的材质常见有哪些呢?


我们常见的电抗器有两类:线绕电抗器和箔绕电抗器。线绕电抗器有铜线电抗器和铝线电抗器之分;


线绕电抗器线圈采用H级绝缘漆包线,经过专用机器绕制,具有平整度好,外观一致等优点,箔绕电抗器有铜箔电抗器和铝箔电抗器之分。


箔绕电抗器绕组采用较薄的箔式结构,在谐波情况下,可以降低绕组的趋肤效应,降低发热量。层间采用NMN绝缘,保证冲击电压下,匝间绝缘安全可靠。在靠近铁芯的地方留有气道 ,保证铁芯散热均匀。


无论是铜材还是铝材,经过专门的设计,都可以做出同样性能的电抗器。它们之间的区别在于:铜材比铝材的损耗小,温升稍低,使用年限长,如果铝材能使用15年,铜材可能会使用20年以上。


(对于销售工程师而言,也要清楚铜线电抗器和铝线电抗器是有价格差异的。同等容量的电抗器,铜材的要比铝材的贵许多)



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电抗器的性能、优点和技术要求


电抗器直观体现出来的是温升和噪音两个方面,这是能听到和感受到的,当然还有过电流、线性度、绝缘等级等参数来检测一个电抗器的性能。


  • 第一个是温升:因为电抗器是一个发热很厉害的元件,因此设计会从两个方面去避免热对设备的影响:


1)设计电抗器的温升参数时,做低此参数,可以有效控制电抗器发热;

如果电抗器的温升太高,其一是影响电抗器自身的安全;另外也会加大对电容器的影响,加大对电容柜散热系统的要求(电容器可是很怕热的)。各品牌的电抗器产品,其温升指标不同,有的100K,有的65K,有的30K;作为销售工程师请默默的翻一下电抗器的型式试验报告。


2)而当电抗器过热的情况下,我们会采取一个过热保护措施

这就是我们常见的电抗器上的一个小小的接线端子,连接的是预埋在线包中的常闭温控感受器(常闭120℃),它能实现过热保护功能。此端子为一个常闭接点,当电抗器温度过高时,则此接点打开,可用此接点切除控制回路,以让电抗器从系统中退出运行,从而保证电抗器及后端支路设备的安全。


  • 第二个噪音:电抗器噪声也是一个重要指标,但往往会被很多销售工程师忽略;但是对于用户而言,当设备上电时,最先感知的就是设备的噪音。噪音的高低直接表征着电抗器品质的好坏。

作为一名销售工程师,一定要看看噪音指标是多少。毕竟,各工厂根据不同的标准和要求设计制造的电抗器,其噪音指标是不一样的。


  • 第三个过电流就是在通过额定电流1.35倍的情况下,电抗器可安全稳定的长时间运行;


  • 第四个线性度是一个非常重要的指标,但却是用户最不易感知的技术指标。常规标准是:在过电流1.8倍时,线性度不会下降超过5%;


  • 第五个绝缘等级:H级,这个是表示电抗器使用材料的耐温等级,H级的是180°,F级是155°,B级130°,E级120°,A级105°,这个大家简单了解一下就好;


如果没有见过或实地参观过工厂的朋友对上面的知识点可能还是有点懵,对电抗器这个东西在心里形成不了一个清晰的概念。(所以下面为大家讲解一下电抗器的大致生产流程,希望对各位朋友有所帮助。)


制作流程组成:


  • 1. 电抗器的制作前,一般是先确定客户的参数(比如,匹配的电容器容量、额定电压、电抗率、额定电流等参数),技术工程师会根据需求核算出电抗器制作所需的线规、骨架大小、铁芯规格以及骨架上的线圈绕制的圈数,如果有特别材质、出线方式等要求,要提前说明要求细节。


  • 2.线圈绕好后,下一个焊接铜鼻子,这个工艺要求比较高,我们专门设计的一套电阻焊设备,用来满足我们需要达到的要求。当焊接时,焊接点的瞬间温度会达到三百多度,把韩国三和焊丝融化,完全渗入铜鼻子和线材之间,保证他们完全熔接在一起。这样做是为了保证电抗器在运行中不会出线因焊接不牢固产生松动、烧坏的现象。


  • 3.另外是电抗器底座的制作,底座使用的铁芯宽度有一定的技术要求,而我们的铁芯都是厂家根据我们的要求,特别使用精密机器堆叠冲压而成,(这样能使我同一型号的产品无论是大小或者重量,都保持一致,并且电抗器80%的噪音来源于铁芯的震动,我们把铁芯冲压固定,后期在真空浸漆烘烤,他就是一个铁疙瘩了,还怎么震动发出噪音呢)然后把绕好的线圈按要求放在底座上,矽钢片就像堆积木一样,一个一个的放上去,矽钢片之间用规定的环氧板隔开。


  • 4.其中要注意的是骨架放置方向、环氧板的选用、紧固螺丝的力度。


  • 5.组装好的半成品电抗器会由检测设备检查其技术参数是否合格、产品能否正常运行,我们制作的每一台都会进行测试。


  • 6.检测好后就可以去浸漆房,真空浸漆了,放入真空浇注灌之前,需处理电抗器表面的灰尘,去除矽钢片表面的油渍,浸漆是要让电抗器完全浸没在漆里面,抽真空能使绝缘漆能充分填充到矽钢片、环氧板、骨架之间的缝隙中,增加绝缘效果,固化后减少材料之间的震动,减少噪音来源。


  • 7.30分钟后从真空浇筑罐内掉出来,静待5-10分钟,可以放入烤箱进行8-10小时烘烤了。


  • 8.后面就是一些电抗器表面的后期处理了。


再给大家剖析一下电抗器整体材料和工艺的优点,需要单独销售电抗器的工程师朋友可以了解一下:


我们可以从线材、矽钢片、工艺、服务上做点宣传,而且我们是自己研发、设计、生产制造的,这也是我们的优势。


  • 一、材质:线绕电抗器使用的是H级铜或铝的漆包线,通过七喷七烤等工序制作而成,因耐热等级是H级的,也就是说在180℃情况下也能正常运行,线绕电抗器正常温升不超过80K。而别的厂家有的用喷涂线或丝包线,那种材质价格虽然便宜才25-27元/公斤,但有绝缘层易脱落,耐热等级低等缺点。而我们的是漆包线35元/公斤以上,供货厂家:南通百威,质量运行安全有保证;

  • 二、矽钢片:采用优质低损耗冷轧硅钢片,经厂家根据我们的技术要求,进行加工处理成型,具有噪音低,温升低,损耗小,电气性能高的特点,通常采用35片(0。35mm,大容量使用)、47片(0.5mm,小容量),厂家:江阴天翔;

  • 三、骨架:厂家:平湖美声,优点是环保、绝缘性强、韧性强、防阻燃(及时发生温度过高的特殊情况,产品也不会产生明火,保证电抗器和设备的安全)。使用安全,价格高出同行20%;

  • 四、绝缘纸:H级绝缘纸,诺美斯纸/杜邦纸,具有良好的绝缘性能,价格在230元/公斤,普通的价格在35元/公斤,DMD纸;

  • 五、铜鼻子:浙江凤凰,国标产品,紫铜,通电强度大(黄铜强度大,不适合折弯);

  • 六、环氧板:采用国标,不采用拼接版,一致性较强,保证电抗器气隙一致;

  • 七、夹件:蓝白彩芯,倒角处理,美观且不划伤工人。步骤:下料--酸洗磷化--吊镀--上光;

  • 八、拉板:高强度固定,304不锈钢 1mm毫米厚度 不导磁;

  • 九、绝缘漆:太湖(美江) 32/公斤  普通绝缘漆价格12元/公斤;

  • 十、螺丝:国标 4.8;

  • 十一、绝缘垫,绝缘套:套在金属件上防止形成回路,造成电抗器发热;

  • 十二、附件:A进线端套管(高压硅胶管)B:出线端固定:用线高压套管固定,很多客户使用棉纱带固定;

  • 十三、焊接:电阻焊工艺,焊料(铜铝韩国三合焊丝,1400元/千克,专用于铜铝、铜铜之间的焊接,强度高,耐温高),其他公司使用的,气焊、氧焊、热风枪,130元/千克。

  • 十四、没有售后服务,按照国家标准产品的返修率在2%,我公司产品质量能保证在千分之一,质量三包两年。只要是电抗器的原因造成的损失,我公司承担,您可以放心使用。