干式空心电抗器的节能方法

第41卷

第1期

2004年1月

TRANSFORMER

VOI.41JonuoryNO.12004

干式空心电抗器的节能方法

叶占钢1，杨文广2

（1.天津水利电亢机电研究叽叽天津301900；2.西安西电蛮压器育限责汪公司叽西安710077）

分析了干式空心电抗器几种主要损耗及其产生的原因，提出了降低损耗的方法。摘要：

千式空心电抗器；损耗；节能方法关键词：

中图分类号：TM47

文献标识码：B

文章编号：（2004）1001-842501-0004-05

!概述

近年来，能源危机遍及世界各国，开发和节约能

现在要求产品低损耗、低噪声、绿色环保。为此，国家颁布了《节能法》，成立了中国节能产品认证中心（CECP）。

电抗器是输电线路上的重要电力设备之一。随着我国500kV输电系统的发展，以及电气化铁路和大型钢铁基地的建设，特别是在城乡电网改造中直接将许多220kV输电线路降压到35kV输电线路转变为地下电缆输电，增加了输电线路的电容效应，使输电线路产生的无功功率大于输电线路消耗的无功功率，导致在整个电力系统中存在着剩余的无功功率（电容性）。解决这一问题的有效方法是在输电线路上安装电抗器，来消耗这部分剩余的无功功率，以

源已成为当务之急。我国目前能源的产量仅次于美国、俄罗斯、沙特阿拉柏，但是单位能源所创造的国民收入却比许多国家低得多，比我国历史上曾经达到的最高水平也低得多，能源浪费现象十分严重。因此，提高能源的利用率，节约能源，保护环境是非常重要的。这是我国经济建设的重大方针之一。国家提倡厂家生产节能产品，鼓励用户使用节能产品。对用户而言，降低损耗本身，就直接意味着提高经济效益。过去要求产品用料省、体积小、重量轻、成本低，

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AnalysisandComprisonofGBl094.3—2003toGBl094.3—l985

CHENKuil,2,LIShi-cheng2,WANGLi-gun2

（1.ShenyangTransformerResearchInstitute,Shenyang110179,China;

2.ChinaNationaITransformerOuaIitySupervisonTestingCenter,Shenyang110122,China）Abstract：Thenewstandard,GB1094.3—2003,isanalyzedandcomparedtotheoldone,

GB1094.3—1985.Thekeytestsinthenewstandardareanalyzedanddescribed.Keywords：Transformer；Standard；Test；Insulation

收稿日期：2003-12-04作者简介：陈

奎（1962-），男，吉林省扶余县人，沈阳变压器研究所副所长，国家变压器质量监督检验中心主任，教授级高级工程师，长期从事高电压试验与研究工作；

，男，河南省濮阳县人，国家变压器质量监督检验中心高电压检验室主任，高级工程师，长期从李世成（1964-）事高电压试验与研究工作；

，男，山东省栖霞市人，国家变压器质量监督检验中心试验员，高级工程师，长期从事高电压试王立群（1953-）验与研究工作。

第!期叶占钢、杨文广：干式空心电抗器的节能方法

!

满足电力系统无功平衡的需要，从而维持电力系统的电压水平；否则会造成电力系统的电压过高，电力系统将无法安全运行。因此，随着电抗器用量的逐渐增加，电抗器的节能和环保问题越来越受到用户和生产厂家的重视；而用户的重视又促使厂家必须生产节能和环保产品，否则所生产的产品将滞销。笔者在本文中将浅谈干式空心电抗器（以下简称电抗器）的节能问题。

!电抗器的有功损耗

电抗器的有功损耗包括：电抗器绕组中电阻损

耗、电抗器本身及附近电力设备的交变磁场在电抗器绕组中感应出的涡流所造成的损耗、集肤效应引起的损耗、电抗器多层并联绕组间的环流损耗、电抗器本身结构件中产生的损耗和谐波损耗。下面介绍电抗器的几种主要的损耗及减少损耗的方法。

!"#电抗器绕组的电阻损耗

电抗器绕组的电阻损耗由通过电抗器的电流

和电抗器绕组的电阻决定，其数学关系式为：

PR=I2R

（l）R=（!"DN+H）/S（2）PR=I2（!"DN+H）/S

（3）

式中

PR———电抗器绕组的电阻损耗，WI———电抗器绕组流过的电流，A

R———电抗器绕组的直流电阻，#

!———绕组导线的电阻率，（# mm2)/mD———电抗器绕组的平均直径，mN———

绕组匝数H———

电抗器绕组的电抗高度（即绕组的轴向长度），m

S———电抗器绕组导线的截面面积，mm2

因绕组沿轴向绕制，每增加一匝，在轴向就增加一个节距长度，N匝绕组增加的长度之和为电抗器的高度H，因此导线的长度为"DN+H，但由于"DN!H，

所以有PR=I2!"DN/S

（4）式中，I为输电线路的电流，!为绕组导线的电阻率，而D、N对于固定型号的电抗器，其数值不变。因此，只有增加电抗器绕组导线的截面面积，才能减少电抗器绕组的电阻损耗PR。

!"!电抗器的涡流损耗

电抗器的涡流损耗是导线在交变磁场作用下

产生的，其与漏磁感应强度、导线材料的电导率、频率及导线在垂直漏磁场方向的尺寸平方成正比，与电流密度成反比。根据电磁场理论，及文献[l]的分

析，在磁场中的导体的涡流损耗（在不考虑导线电流密度的影响时）为：P0=" 2l0llGd（[afBX）2+（bfBy）2

]/6!1，W（5）

式中

!———导线的电阻率，（# mm2）/m

1———导线的密度，kg/dm3

Gd———电抗器绕组所用导线的质量，kga———

在磁场强度B垂直方向上导线的宽度，mmf———工业频率，HzB———磁场强度，l0-4T

从式（5）中看出，"、f是常数。在电抗器绕组的电阻损耗和使用环境确定后，"、!、1、B均不能改变。因此，要降低电抗器绕组导线的涡流损耗，只有在磁场强度B垂直方向上减小导线的宽度，而由于空心绕组在轴向和幅向的漏磁场强度相差不大，因此，只有减少电抗器绕组导线的截面尺寸，即采用小截面多股绝缘导线绕制电抗器绕组，才能降低电抗器绕组导线的涡流损耗。

!"$

电抗器绕组的环流损耗

随着电网容量的扩大，输电线路的电压等级越来

越高，传送的电流也越来越大，因此要求电力设备的容量越来越大。大型电抗器通过的电流已达3l50A。电抗器要通过如此大的电流，必须增加其绕组的截面。增加绕组截面的方法是增加绕组的层数和螺旋数。实际制造中采用多层并联的绕组较多，而环流是由于有些层的阻抗乘以流经这些层的预期电流有误差，这些层的预期感应电势不相等造成的。不相等的原因在于受匝数的取舍、制造工艺误差和各层电阻的存在等因素的影响。因此，绕组的层数，越多环流损耗越大。那么，如何减少环流损耗呢？降低环流损耗有两种方法：一种方法是在绕制绕组的出线端处采取工艺措施；另一种方法是在设计上采取降低环流措施。在设计时，除了要考虑各层的电感参数外，还应考虑各层电阻的影响。根据电工原理，当单相绕组考虑电阻影响时，不考虑由于各层绕组的温升不同而导致电阻率不尽相同的因素，可得出如下数学模型：

U=IlRl+j$

（IlLl+I2Ml.2+I3Ml.3+…+IIMl.I）U=I2R2+j$

（I2L2+IlMl.2+I3M2.3+…+IIM2.I）…

U=IIRI+j$

（IILI+IlMl.I+I2M2.I+…+II-lMI-l.I）U=IeRe+j$IeLe（7）Ie=Il+I2+I3+…+II

（8）

Re=

l+++…+l23I

!

式中U———

电抗器的端电压Le———

电抗器的额定电感Ie———

电抗器的额定 …… 此处隐藏：6206字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……