1.前言

  環氧樹脂澆注的幹式電抗器以其免維護、高可靠性、難燃防火和可再次利用的優點被廣泛應用於35kV 及以下的系統中[1]。電抗器在運行時會遭受各種沖擊波的作用，在這些沖擊波中雷電沖擊波所占的比例較大，而且危害相當嚴重。因此對電抗器進行波過程的計算是很有必要的。

  電抗器繞組採用雙層圓筒式結構，線匝間用環氧樹脂澆注，層間爲環氧樹脂和氣道組成的複合絕緣，匝間和層間均無油道且中性點不接地，這種結構使得繞組的中性點電位不爲零
，且首末端的層間電位梯度較大，是絕緣的薄弱環節。建立模型以及複合介質絕緣裕度的判定都是該類電抗器波過程計算的難點。本文以一台三相幹式串聯鐵心電抗器爲例，進行瞭雷電沖擊電壓作用下的波過程計算
。

  2.電抗器的等效電路  

     由於電抗器繞組結構的特殊性，採用以往的單繞組鏈型等值網絡作爲等效電路模型顯然是不合适的。本文建立的模型不僅考慮瞭匝間電容、電感和電阻、同時也考慮瞭層間電容、繞組和鐵心間電容以及相鄰繞組間的電容。在進行波過程計算時将鐵心作爲接地面，将雷電沖擊電壓加載在A 相繞組的首端，B 相和C 相繞組並聯後接地,其等效電路模型,線匝和氣道的排列順序記爲N 和M

 

     3.電(diàn)路中參(cān)數的計算

     等效電路模型中包括電容、電感和電阻三種參(cān)數, 其中電容參(cān)數包括各層的匝間電容Cz、内層繞組與鐵心間電容Cd、 内外層繞組間電容Cc 和相鄰繞組間電容Cl。前三者可用平行闆電容公式和同軸圓筒電容公式計算，這和變(biàn)壓器波過程中對應電容參(cān)數的計算相同。

  不同的是相鄰繞組間電容的計算，由於(yú)相鄰兩相間距離較小，其間電容對計算結果會帶來很大的影響，因此相鄰繞組間的電容是不可以忽視的，可以按照平行圓柱式電容公式計算如下:式中1 C 爲相鄰繞組間的電容，le相鄰繞組間所有介質的等值介電常數，b爲相鄰繞組的表面距離，d爲相鄰繞組的中心距離，爲繞組的r 半徑。電感包括線匝的自感和相鄰匝間的互感，線匝的自感按照長(zhǎng)螺線管繞組的自感公式計算如下:線匝的互感可以按照兩平行直導線段間的互感公式計算如下:r(ln21).2MllD(3)式中L爲線匝的自感，M爲線匝間的互感，N爲線匝的總匝數，A爲鐵心的截面積，l爲繞組的高度，r爲鐵心的相對磁導率，D爲匝間的距離。電阻可以按照下面的公式來計算:R2pr.S(4)式中R 爲線匝的電阻，爲導線的電阻率，r爲線匝的平均半徑，S爲導線的截面積。

     4.雷電(diàn)波形參(cān)數

  國際電(diàn)工委員會(IEC)和我國國家标準規定的标準的雷電(diàn)沖(chōng)擊波。

     5.波過(guò)程計(jì)算

     本文主要對單相加載雷電沖(chōng)擊電壓情況進行瞭(le)波過程計算。

      線匝最大電位包絡可以看出各線匝對地電位相差不大，電位分布較爲均勻，且中性點電位不爲零。是同一線匝在不同時刻的沖擊響應，第一匝在入波時刻達到最大電位，從第二匝開始最大電位不是出現在入波時刻，時間上出現瞭(le)不同程度的延遲，且在數值上最大電位超過瞭(le)入波時刻的起始電位。是同一時刻相鄰兩匝間的最大電位差即匝間最大電位梯度，最大值出現在繞組的首端，說明首端匝間電位差最大，此處爲匝間絕緣的薄弱環節。中尖角處爲層(céng)間相連位置，電位差爲零。是同一時刻兩層(céng)對應匝間最大電位差即層(céng)間最大電位梯度
。繞組端部和中部的氣道電位梯度較大，最大值出現在繞組的端部,說明第一匝和最後一匝電位相差最大，此處爲層(céng)間絕緣的薄弱環節。

     6.絕(jué)緣裕度計(jì)算

  電抗器繞組採用漆包扁導線,可靠性依賴於絕緣漆的電氣強度,絕緣漆的主要成分是聚酰亞胺，所以根據文獻2 可求得電抗器繞組匝間的絕緣裕度。層間絕緣由氣道和環氧樹脂兩種介質串聯而成，這種複合絕緣質的場強可以按照下面的公式計算

     從表2和表3可以看出,全波和截波作用下匝間和層(céng)間的最小絕緣裕度均大於(yú)安全裕度1.5，其間不會出現擊穿。層(céng)間氣道的絕緣裕度偏小，但由於(yú)有環氧樹脂保護，且環氧樹脂的裕度足夠大，所以即使氣道最小絕緣裕度小於(yú)1.5，也不會出現爬電而使層(céng)間擊穿。

     7.結(jié)論(lùn)

     本文針對雷電沖擊電壓作用下三相幹式串聯電抗器的波過程進行瞭分析和計算,從計算結果可以看出:

     A.雷電沖擊電壓作用下，作爲入波相的A相繞組所承受的沖擊強度高於(yú)其他兩相，在其首端無論匝間還是層(céng)間電位梯度都高於(yú)其他部位，是絕緣的薄弱環節，因此要重點考核其絕緣裕度。

 

     B.全波作用下雷電波形在繞組中的震蕩(dàng)較爲嚴重，其最大電位不是出現在起始時刻，且數值上遠遠超過起始時刻的電位。而截波因其截斷時間短，出現振蕩(dàng)前就已經被截斷，故最大電位即爲起始時刻的電位，沖(chōng)擊波形沒有出現振蕩(dàng)。

 

     C.繞組兩層(céng)對應匝間是環氧樹脂和氣道組成的複合絕緣，經計算環氧樹脂的絕緣裕度足夠大，因此在有環氧樹脂的保護下，适當(dāng)降低氣道的絕緣裕度，理論上也不會使層(céng)間擊穿。

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高壓電抗器種類：幹式空心串聯電抗器、幹式空心限流電抗器、幹式空心濾波電抗器、幹式鐵心串聯電抗器、幹式鐵心起動電抗器。

低壓電抗器種類：低壓電容櫃補償用串聯電抗器、變頻器用輸入、輸出電抗器、直流平波電抗器、低壓空心濾波電抗器、非晶高頻電抗器和特殊電抗器等，另外我公司有各種變壓器、濾波器、制動單元、電阻，是您選擇定制産品的專業公司。