干式空心电抗器直流电阻判定标准探析
栾铸德，曹克涛，郑欢
（山东哈大电气有限公司，山东 烟台 264006）
摘要：本文主要从空心电抗器设计原理出发，分析了三相叠放与三相水平放置空心电抗器的设计方法，提出了设计方法以及生产因素对直流电阻平衡性的影响，并对直流电阻的判定标准给出了观点。
关键词：干式空心电抗器；直流电阻；平衡性； 2%
Dry-type air-core reactor dc resistance standard analysis
Luan zhu-de，Cao ke-tao，Zheng Huan
（Shandong Hada electric Co., Ltd., Yantai  264006， China）
Abstract：This article mainly embarks from the principle of air-core reactor design, analyzed t
he three-phase stacked with three-phase placed hollow reactor design methods, this paper expounds the design method of dc resistance balance and production factors, and the determination of dc resistance standard views is presented.
Key word:：Dry-type air-core reactor；D.C. resistance；Balance；2%
1 引言
干式空心电抗器是一种重要的电气设备。国内空心电抗器设计生产与出厂试验主要依据《GB/T 1094.6-2011电力变压器 第6部分 电抗器》，现场验收试验主要依据《GB 50150-2006电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》，随着空心电抗器技术的不断发展，其中关于空心电抗器直流电阻值的判定标准，没有根据各种具体情况加以区分，已经不能有效指导生产厂家与使用单位对空心电抗器进行相关试验或验收。
2 干式空心电抗器直流电阻的产生机理
目前干式空心电抗器普遍采用多个同轴绕组并联的结构形式，各绕组导线首末端分别焊接在上下星形架上，星形架作电气连接作用与压紧线圈的作用。在每个包封中有若干并联连接的
线圈，每层线圈又由数根小截面金属导线并绕而成，每根导线上包有聚酯薄膜或玻璃丝作为层间及匝间的绝缘。图2.1为一空心电抗器剖面图。
图2.1
为方便实际计算，可将空心电抗器的物理模型简化为以下形式：
图2.2中，、表示第个并联圆筒式线圈的自感与电阻；代表流经第个圆筒式线圈的电流；、分别为电抗器的端电压与额定电流；代表其他并联线圈对第个圆筒式线圈的等效互感。根据图2.2可得
      (2.1式)
由于空心电抗器通常感抗要远远大于直流电阻，绝大多数情况下可以忽略直流电阻的影响，因此式(2.1)可近似改写为：
              (2.2式)
且有，。式中，为线圈的幅向并联支路总数；为电源角频率。
在设计空心电抗器时，根据设计限制条件给出限值，利用计算机辅助解2.2式可得出电抗器的绕组匝数、结构尺寸和电磁线规格等，进而根据绕组尺寸及电磁线规格计算出直流电阻值。
3设计方法对直流电阻的影响
目前，空心电抗器的安装方式主要为三相水平布置与三相叠放布置两种，此两种安装布置方式的设计方法不同，设计方法对电抗器的直流电阻有一定的影响。
3.1三相叠放式设计对直流电阻的影响
三相叠放空心电抗器的等值电路如2.3图所示。图中用、、电气中reactor什么意思分别表示三相电抗器、、的相间互感，为了便于区分，则用表示相电抗器线圈的第个支路与相电抗器线圈的第个支路间的互感；而用表示相电抗器线圈的第个支路与相电抗器线圈的第个支路间的互感；用、、分别表示、、三相电抗器各相自感。设三相电流平衡，分别表示为 、、。其中，。根据电工原理可得
        (2.2)
为了便于设计制造，有；。通常相绕组的绕向与、相绕组的绕向相反。根据以上条件解2.2式得到：
相电感:
相电感:
相电感:
三相互感:
由上式结果可知：、相电感相等，相大于、相。为确保三相阻抗相等，只能减小相自感量。为方便实际生产，减小相的绕制匝数以达到三相阻抗相等。
综上分析得知：三相叠放电抗器，、相设计完全相同，相设计匝数小于、相，使用导线量相同样小于、相，因此，三相叠放电抗器在设计上直流电阻不能达到三相平衡。
3.2三相水平式设计对直流电阻的影响
三相水平布置电抗器电磁场分布如下图：
三相水平排列的电抗器，电抗器的电感计算方法如下：
相电感:
相电感:
相电感:
由于两相间中心距离大于1.7倍的线圈外径，此时相间互感的影响可以忽略不计，因此每相电抗器可按单相电抗器进行设计，所以三相电抗器的设计结果完全相同，三相直流电阻值也同样相同。
4其他因素对直流电阻的影响
4.1 现场交接测量直流电阻的意义
由于电抗器在由工厂至使用现场的运输途中，容易发生碰撞、摩擦等问题，经常出现以下情况：
● 绕组中某一根或多根导线断裂，绕组出现断路；
● 绕组中匝与匝之间、层与层之间绝缘层被损坏，发生短路；
●绕组每根引出线端头与导电臂焊接处开裂。
4.2 影响直流电阻值的生产因素
排除设计因素对电抗器直流电阻的影响外，绕组原材料及生产工艺是造成直流电阻变化或三相不平衡的主要因素。具体如下：
● 绕组原材料的材质不同，会影响三相直流电阻的不平衡；
● 绕组每根引出线端头与导电臂焊接存在虚焊、漏焊；
● 三相绕组内外径、匝数在实际生产中的误差，使各相导线长度不同。
由以上两点可以看出，电抗器在出厂试验与现场交接时测量直流电阻值十分有必要，可有效避免绕组内部的质量隐患。
5结论
综上所述，《GB 50150-2006电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》中的规定：三相空心电抗器绕组直流电阻值相互间差值不应大于三相平均值的2%，现在已不能适用于判定三相叠放空心电抗器直流电阻的平衡性，但对于三相水平布置的空心电抗器仍然适用。
空心电抗器在生产完成测试中，若直流电阻与设计值有偏差或三相不平衡超过2%，应当从本文“第4条”中查具体原因进行分析。在运行现场交接试验时，空心电抗器的直流电阻值与同温度下的出厂试验值相比较不大于2%即为合格产品。
参考文献：
1、GB 50150-2006电气装置安装工程 电气设备交接试验标准
2、GB/T 1094.6-2011电力变压器 第6部分 电抗器
3、干式电力变压器理论与计算  路长柏  2002年于北京
4、空心电抗器工频磁场计算及改善磁场分布的研究    重庆大学  季娟
作者简介：
    栾铸德（1966-），男，山东烟台人，山东哈大电气有限公司总工程师，主要从事干式空心、铁心电抗器以及无功补偿、滤波装置的设计研究工作。

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