4 9 低压并联电抗器选型研究 S tu dy o f th e S el ec tio n of L o w V oltage P ar allel R eac to r 杨怀栋 Y A NG Huai- dong (广州供电局有限公司系统规划研究中心， 广州 510610 ) ( Guangzhou Power Supply Bureau C。 ． ， Ltd． System Planning and Research Center， Guangzhou 5 10610 ， China ) 摘要： 对油浸式电抗器、 干式空芯电抗器和干式半芯电抗器的性能、 占地面积、 一次性投资和变电站全寿命周期的总投资进行分 析比较。在此基础上， 对变电站 中低压并联电抗器的选型提出建议。 A bstr act ：T hi s paper compares and analy zes the performance 。 area，the one time i nve stment， the total investment of the transtbr ul er su Ibstation s life cycle of the liquid immersed reactor， dry- type air- core reactor and dry type semi core reactor．based on these， this paper Duts forward suggestions for the selection of low voltage parall el reactor in the transformer substation． 关键词：低压并联电抗器； 油浸电抗器； 干式空芯电抗器； 干式半芯电抗器 K ey w or ds：low voh age parall el reactor； li quid immersed reactor ； dr y type air core r eactor； dr y type se mi core reactor 中图分 类号 ： T M472 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1006-4311(2014 )34- 0049 03 0 引言 为了补偿输电线路的充电功率， 将 电力系统的电压控 制在一个合理 的范 围 ， 在 电力系统 的各个变 电站 配置 了数 量众多的并联电抗器。 其中变压器低压侧的并联 电抗器是 以提供感性无功补偿 为唯一 目的。 由于设备价格 低 ， 从成 本效用的角度来看， 变电站加装低压并联电抗器是感性无 功补偿 的理 想方法。 1 低压并联 电抗器选型 及运行现状 在适用于户外且容量 较大的低压并联 电抗器 中 ， 主要 采用 的有油浸式和 干式空芯 2 种 型式。另外 ， 干式半芯在 国内部 分变 电站也获得了成功应用 ，但 电压等级都在 35kV 以下， 三相容量一般也都不超过 60Mvar。除此之外， 其它型式 的电抗器 数量很 少。 干式 空芯 电抗器 由于其结构 简单、 无油 ， 尤其是 设备价格 上的绝对优 势 ， 获得 了大范围 的采用。 但是， 随着干式空芯 电抗器投运的数量增加、 运行 年限变长， 其出现故障的数量和次数也逐渐增多。发生故 障的电抗器既有加拿大传奇公司和奥地利 SE 公司的进 口产品 ， 也有北京 、 西安和 鸡西等国 内产品。 从诸多故障分 析来看 ，干式空芯 电抗器发生故障并不全是产品制造工 艺、 地区环境因素等偶然的或者客观的因素造成的， 更重 要的是与干式空芯电抗器的固有劣势有着必然的联系。 因 此， 对于变电站采用何种型式的电抗器有必要进行进一步 的分析和研究。 2 干式空芯 电抗器 的优 、 劣势分析 干式空芯 电抗器 的技 术特性 在诸 多文献 中已有介绍 ， 现仅将其优缺点列述如下 ： 与油浸电抗器比较， 干式空心电 抗器具有以下优点： ①结构简单 ； ②无绝缘油； ③供货厂家 多； ④运行数量多， 运行经验丰富； ⑤价格低廉。 正是由于以 上优点， 促成 了干式空芯电抗器在很大范围里被采用。 但干式空芯电抗器也存在着 自身难以完全消除的一 些缺点： ①漏磁危害 ； ②损耗较大 ； ③ 占地尺寸较大； ④易 发生故障， 且故障后不可修复， 寿命较短。 作者简介 ： 杨怀栋(1982一)， 男 ， 广东广州人 ， 硕士研究生 ， 工程 师 ， 研 究方 向为变 电站 电气一 次设计 ， 目前主 要从事 电力工程项 目变电站电气一次专业审查工作。 随着供 货数 量不断 增多和生产 厂商对 其产品 进行 的 技术改进，干式空芯电抗器的总体故障率并不是很高， 其 使用寿命也在 可接收的范围内。 同时再加上设备价格上 的 优势 ， 干式空芯 电抗器 目前仍是大容量低压并联 电抗器的 主流产品。 3 干式半芯电抗器的优、 劣势分析 干式半芯 电抗器在 干式 空芯 电抗器 的基础上 进行 了 改进， 在线圈中放入了由高导磁材料做成的芯柱， 增加了 线圈内的磁导率和磁通密度，使得线圈直径大幅度缩小 ， 导线用量大大减少， 损耗也随之大幅度降低。 但是， 除了占 地面积和损耗比干式空芯电抗器耍小以外， 干式半芯电抗 器并没有改进干式空芯 电抗器 的其它 固有缺点 ， 如抵御恶 劣环境能力差、 漏磁危害， 以及易发生故障， 故障后不可修 复， 寿命较短等。 且由于此类型电抗器的供货厂家较少， 产 品的成熟程序也不及干式空芯电抗器和油浸电抗器， 价格 较高。随着供货数量和生产厂商的不断增多， 干式半芯电 抗 器的价格势必会有所降低。 同时 ， 由于其技 术上 的优势 ， 干式半芯 电抗 器有望在 今后 的使 用 中成 为干式 空芯 电抗 器 的替 代产品。 4 油浸 电抗器 的优 、 劣势分析 油浸 电抗器由于外壳具有保护作用， 其主要部件在封 闭环境中运行 ， 基本不受外部环境影口 向， 具有较好的运行 稳定性和较长的寿命。 另外它还具有损耗小， 无漏磁污染， 容易监测， 占地尺寸较小， 故障后可修复等优点。 单从使用 性能上看， 油浸电抗器具有较大优势。 同时， 油浸式电抗器 可以通过对 变压器油 中气体 、 油温及油箱 内压 力的监测来 实现对电抗器状态的监控， 在电抗器绝缘状态出现变化时 能够及时反映， 从而在一定程度上避免突发事故 ， 提高供 电可靠性。 这也适应了建设智能型变电站的要求。唯一阻 碍油浸 电抗器推广使用的缺点是， 它的价格较高， 约是干 式空芯电抗器的 2倍。且油浸电抗器是带油设备， 对防火 和渗漏油的要求较高。 5 干式空芯、 干式半芯和油浸 电抗器 的占地面积 比较 以 35kV 、 60Mvar 的并联 电抗 器 为例 。 由于 电流互 感 器可以设计为油浸电抗器的套管 CT ，因此选择并联电抗 50 价值工程 器回路的断路器、 电流互感器和 电抗器三者的布置为比较 对象。 根据 厂 家资料 ， 三种 型式 的 电抗 器 回路平 面 布置 如 图 1～ 3 所 示 。 虚线表 示 干式空芯 或干式 半芯 电抗 器 的防 磁范 围。 厂 ● 300 J 5200 J 3300 J 图 1 干式空芯 电抗器平面布 置图 团 臼 『 『 。 辐f 2 5O 0 ： 26 40 I 35 0 0 『2 6 40 图 2 干式半芯电抗器平面布置图 1 ． 图 3 油浸电抗器 平面布置图 一 干式空芯 电抗器 回路 占地面积 约为 195． 3m2；干式 半 芯电抗器回路占地面积约为 115． 8m ；油浸电抗器回路占 地面积 约为 49． 64m 。 由此可见 ， 油 浸式 电抗器 回路 的占地面积最 小 ， 约是 干式空芯回路的 1／ 4 ， 仅 是干式半芯 回路 的 1／ 2。干式半芯 回路 占地面积也 比干式空芯 小得 多， 略大于 干式 空芯回路 的 1／ 2。 6 干式空芯、 干式半芯和油浸电抗器的投资比较 仍 以 35kV 、 60Mvar 的并联 电抗器 为例。 6． 1 一次性投资比较 干式空芯设备费约 l 1 2 万元／ 组 ， 综合费用约 120 万元／ 组 ； 干式半芯设备费约 168 万元／ 组 ， 综合费用约 175 万元／ 组；油浸电抗器设备费约 250 万元／ 组 ， 综合 费用 约 260 万 元／ 组。干式 空芯 电抗器价格 最低 ， 干 式半芯 比干式空芯要贵 55 万元／ 组 ， 油浸 比干式空芯要 贵约 140 万元／ 组 。 6． 2 变 电站全寿命周期的总投资比较 6_2． 1 输入条件 ① 变 电站 使用 寿 命 30 年 ，年利 用 小 时数 180x24： 4320 小时 ， 平均 上网 电价 0． 4 元／ 度 ， 基准折 现率 7％， 设备 报废后的残值率 5％。 ② 干式空芯 电抗器 的损耗 约为 3x59= 177kW／ 组 ： 使用 寿命 15年。 干式半芯电抗器的损耗约为 3x40： 120kW／ 组：使用寿命 15 年。油浸 电抗器的损耗约为 120kW／ 组 ； 使用 寿命 同变 电站寿命 。 ⑧ 暂不考虑征地 和设 备维 护费 用差别 ，暂 不考虑 更 换 、 检修设备所 引起 的停 电损失。 6_2_2 计算结果 ①干式空芯电抗器的总投资现值为： C 1=120 120x5％x(P／ F ， 7％ ， 15 )+120x(P／ F ， 7％ ， 15 )～ 120 x 5％X(P／ F ， 7％ ， 30 ) + 177 x4320 x0． 4 ×( P／ A ， 7％ ， 30 )／ 10000 ：120 6 x O． 3624 + 120 x O． 3624 6 x 0． 13 14 + 30． 5856 × 12． 4090=160． 5252 ( 设备费用 )+379． 5367 ( 损耗 费用 ) ： 540． 0619 万 元 ②干式半芯电抗器的总投资现值为： C 1=175 175x5％x(P／ F ， 7％， 15 )+175x(P／ F ， 7％， 15 )一 175 x5％ ×(P／ F ， 7％ ， 30 ) +120 x4320 xO． 4 X(P／ A ， 7％ ， 30 )／ 10000 = 175 8． 75 xO． 3624 + 175 x O． 3624 8． 75 x0． 13 14 + 20． 7360x12． 4090=234． 09925(设 备费用 )+257． 3130( 损耗费 用 )- -491． 41225 万 元 ③油浸 电抗器的总投资现值为： C 1=260 260x5％x( P／ F ， 7％， 30 )+120x4320x0． 4x( 1 )／ A ， 7％， 30 )／ 10000=260 13x0． 1314+20． 7360x12． 4090=258． 291 8 ( 设备费用)+257． 3130( 损耗费用)=515． 6048万元 6． 2。 3 总投 资比较和分析 ①干式空芯、 干式并芯、 油浸三个类型的比较 由上可知 ， 从 全寿命周 期上进行 比较 ， 三 个类型 的 电 抗器投 资差别不大 ， 干式 空芯 电抗器投 资最高 ， 干式 半芯 最低 ， 油浸 介于两者之 间。 若把总投资划分为设备费用和损耗费用两个方面来 比较 ， 则 干式空芯电抗器投资最高 的原 因为损耗 大。由于 干式空芯 电抗 器的技 术和 生产工 艺都 已成 熟 ， 设 备费用和 损耗均 不可能再 降低 。且其 占地面 积在三者 之中是最 大 的。 维护工作量和干式半芯相同 ， 都 比油浸 电抗器 要高。 因 此， 干式空芯电抗器投资最高 已成定局。 ②干式半芯、 油浸两个类型的比较 1)设备寿命的敏感性分析 从目前的运行情况来看 ， 干式空芯电抗器的寿命随机 性较大 ， 很多干式空芯 电抗器寿命仅 l0 年左右。因此 ， 如 果干式半芯电抗器的寿命取 1 0 年 ，则干式半芯电抗器总 投资现值计算结果为 301． 31 41( 设备费用 )+257． 3130( 损 耗费用 )=558． 6271 万元 ； 油 浸 电抗 器 寿命 仍 按 30 年 ，总投 资 现 值 不 变 ， 为 5 15． 6048。 因此 ， 干式并芯 电抗器寿命为 10 年时 ， 其总投资现值 要 高于油浸 电抗器。 ●L虫 吐 、 同 目 』] ，● V alu e E n gineer in g 51 引进型汽轮机监测保护装置的应用 基于渭电扩建工程的实践分析 A p p lic ation of th e Im p or ted T ur b in e M on itor in g a nd P r otec tion D evic e： A nalysis based on the Practice of W eidian Ex tension Project 徐瑞武 X U Rui wu ( ~f = lt 电力建设第三 工程 公司， 咸 阳 712021) (No~ hwest E lectric Power Construction Corporation， X ianyang 7 12021 ， China ) 摘要：为了确保汽轮机正常运行， 需要对汽轮机进行监测， 本文以渭电扩建工程为例进行阐述， 同时提 出相应的建议， 进而为汽 轮机的正常运行提供参考依据。 A bstr act ： In order t0 ensure the normal operati on of the steam turbine， i t is necessary to monitor the steam tur bine． T his paper takes w eidian extension project as an example，and puts forward the corresponding suggestions，to provide reference basis for the normal operation of the steam turbine ． 关键词 ： 保护 装置； 汽轮机； 监测保护 K ey wor ds：prote ction devi ce； steam turbine； moni toring and protection 中图分类号： TK264． 2 文献标识码： A 文章编号： 1006 4311【 2014)34- 0051 03 O 引言 汽轮机的发展与监测技术 有着 紧密的联 系， 汽轮 机监 测技术 的提高 ， 促 进 了汽 轮机 自动 化水平 的提 高 ， 准确 的 作者简介： 徐瑞武( 1963一)， 男， 陕西临潼人， 毕业于西北电业职工 大学， 研究方向为电力系统 自动化专业。 监测和 可靠 的保 护又是汽 轮机安全运行 的重要保证 。 下面 以 TSI 系统 中的轴 向位移 ，胀差保 护装置 的调 试 以及 大 轴偏心监测装置在调试应用中的改进为例进行说明。 1 轴向位移、 胀差保护装置的调试 从测量方法上， 二者都是测量机械位移 ， 只是安装位 2 )损耗的敏感性分析 由上述公式可知 ， 当油浸 电抗器 的损耗值 比干式半芯 电抗 器低 ， 且 差值 在 11． 2kW 以上时 ， 油浸 电抗 器 的 总投 资现值则高于干式半芯 。 7 结论和建议 ①干式空芯电抗器和油浸电抗器都是技术成熟的电 抗器， 制造技术上没有什么大的缺陷， 且都经过 了运行考 验 ， 技术上都是可采用 的设 备。与上述两种型式 的电抗 器 相比， 干式半芯 电抗器属于出现比较晚 ， 技术成熟程度也 不及上述两种型式的电抗器。但是从投产运行的情况来 看 ， 也是可采用 的设备。 ②从性能上看， 油浸电抗器具有较大优势。 首先， 由于 制造工艺 的不 同 ， 在发生故 障后 ， 油 浸 电抗 器在 一定程 度 上是可修复的 ， 而干式空芯和 干式 半芯 电抗 器一旦发 生故 障， 则不可修复； 其次， 油浸电抗器本身配置了各种保护装 置 ， 可以通过对变压器油中气体、 油温及油箱内压力的监 测来 实现对 电抗器状态 的监控 ， 适应 了建 设智能型变 电站 的要 求。 ③ 从运行维 护 的角 度来看 ， 通过 技术 改进 ， 油 浸 电抗 器现在已经可以做到 30 年免维护的稳定运行。从实际的 运行情况来看， 干式空芯每年至少需要一次本体的污秽清 扫工作。 干式半芯的运行维护与干式空心相同。 因此， 油浸 电抗器 的工作量和 费用低于干式空芯和干式 半芯 电抗 器。 ④从 占地面积 上看 ，干式空芯 电抗器 占地面 积最大 ， 干式半芯其次 ， 油浸式最 小。且三者 之间 的占地面 积相差 非常大。 油浸电抗器的占地面积是干式半芯的 1／ 2， 而干式 半芯略大于干式空芯 的 1／ 2。 ⑤经过对三种型电抗器的全寿命周期投资比较， 干式 空芯 电抗器投 资最高 ， 油浸 电抗器其 次 ， 干式 半芯 电抗器 最低。 但三者投资差别不是很大。 油浸电抗器和干式半芯 电抗器的投资差额会因干式半芯 电抗器的寿命而造成对 比结 果的颠 覆。 ⑥ 目前，干式空芯电抗器在国内诸多 500kV 变电站 中使用 ， 整体性能满足运行要求。统计的故障率并不是很 高。 因此， 仍然可以作为一种主流无功补偿设备来考虑。 同 时 ， 只要技术成 熟 ， 干 式半芯 电抗器 可作 为干式 空芯 电抗 器 的理 想替代产 品。 ⑦从前面的分析来看 ， 油浸电抗器虽然～次性投资较 高，但是其全寿命周期内的投资要低于干式空芯电抗器， 略高于干式半芯电抗器 。综合考虑节 能降耗和环 保效益 、 建设智能型变电站、 运行维护工作量和费用、 更维修停 电 损失等 因素 ，并考虑到油浸 电抗器 的占地面积 非常小 ， 在 今后的设计中， 油浸电抗器无疑为最佳选择。 另外， 在一些 特殊变电站， 如户内站、 地下站、 场地较小的变电站以及高 海拔地 区的变电站 ， 应考虑采用油浸 电抗器。 参考文献 ： [1]申强， 赵克明． 节能型干式半芯电抗器在电力系统中的选 择与应用[J]． 黑龙江电力， 2007， 29(5)： 381 384． 【 2】 苏光， 等． 变电站低压并联电抗器选型研究fJ 1． 华北电力技 术 ， 2012{2 )： 66 68． 【 3]职克勤． 一种新型半芯干式电抗器产品特点『 J 1 ． 广东输电与 变 电技 术 ， 2006(2)： 34～ 37． [4]佘健明， 芮光雨， 等． 项 目决策分析与评价[M】 ． 北京： 中国计 划 出版社 ， 2012： 262 265．
