漏磁對三相電抗器損耗的影響

賈建東

[摘 ? ?要 ]電抗器損耗的大小對其在電網中的安全運行起到了至關重要的作用。本文主要通過分析具體案例，研究并聯三相電抗器漏磁對損耗的影響。

[關鍵詞]三相電抗器;損耗;漏磁

[中圖分類號]TM471;TM15 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–000–02

[Abstract]The loss of reactor plays an important role in the safe operation of power grid. This paper mainly studies the influence of magnetic flux leakage on the loss of shunt three-phase reactor by analyzing specific cases.

[Keywords]three phase reactor; loss; magnetic flux leakage

隨著我國特高壓電網的建設與發展，三相電抗器越來越多的應用到特高壓電網中。并接與電力系統中的并聯電抗器，用于吸收系統中的容性無功功率、限制過電壓，起到穩定和保護電力系統的作用，是電力系統中不可缺少的電氣設備。這就要求電抗器在出廠試驗時的損耗控制要十分嚴格，而對于附加損耗的嚴格控制，可以減少電抗器在實際運行中由于漏磁通引起的局部過熱和震動。基于此，對三相電抗器的漏磁對損耗的影響進行分析。

1 三相電抗器損耗及測量

電抗器總損耗包括銅損耗、鐵損和雜散損耗。銅損耗——繞組內產生的損耗，包括電阻損耗、繞組內的渦流損耗。鐵損——鐵心內產生的損耗，包括磁滯損耗、渦流損耗、邊緣磁通產生的渦流損耗;雜散損耗——主要是漏磁通在鐵心夾件、油箱等結構件中產生的損耗。

鐵損和雜散損耗損耗從測量上無法分開，鐵損和雜散損耗之和是總損耗與電阻損耗之差。

損耗指的是在額定頻率和參考溫度下以額定電流運行時的損耗。三相電抗器的損耗測量應在三相勵磁下進行。對于低損耗三相電抗器來說，單個相的損耗測量值可能不相等或某一相為負值，總損耗為三相損耗值的算術和。對有零序磁通屏蔽的三相電抗器，損耗測量可以在單相勵磁下進行，在此情況下必須對低壓下單相和三相測量值進行比較，并選擇合適的校正系數。

通常不方便將鐵損和雜散損耗校正到參考溫度，因此，通常假定鐵損和雜散損耗與溫度無關，這樣假定通常會使參考溫度下的損耗略高于實際損耗。

2 電抗器主磁通和漏磁通

鐵心電抗器中的磁通在鐵心硅鋼片所規定路徑流通，即沿鐵心柱（包括鐵心餅之間的氣隙）—上鐵軛—旁軛—下鐵軛—鐵心柱閉合的磁通是主磁通。總磁通除主磁通外的其他部分稱為漏磁通，實際上大部分漏磁通將在油箱、夾件等金屬結構件中流通，因而會產生部分漏磁損耗。

漏磁損耗的主要表現為：漏磁會在交變磁力作用下使鐵心產生機械振動，發出電磁噪聲和機械噪聲;當漏感電勢不平衡而結構上又不能有效遏制環流時，就會產生環流損耗;漏磁在金屬結構件中產生漏磁損耗;漏磁在繞組中產生渦流損耗。由此可以看出電抗器中的漏磁通，對電抗器的安全運行影響較大，因此在電抗器制造過程中要嚴格控制漏磁通的大小。

要降低這些損耗，就要對細節進行科學有效的計算和設計，盡量精準的模擬漏磁通的分布情況，合理的在油箱四壁設置磁屏蔽，合理的選擇緊固件的材質、形狀和尺寸。

3 案例分析

兩臺三相并聯電抗器在進行電抗和損耗測量時，出現損耗比設計值偏大10 %的情況。在此，進行多種試驗對引起這一現象的原因進行分析研究。

3.1 產品性能數據

3.2 電抗測量和損耗測量

針對以上兩臺產品出現的問題，進行多次驗證試驗，以驗證是主磁通問題還是漏磁通問題。

測量銅油溫差：施加三相對稱額定電壓，連續加電1h后測量（未穩定）繞組熱電阻，以驗證繞組是否存在匝間過熱現象。通過計算得出結果如表3所示。

通過以上測量結果分析可知：（測量誤差忽略不計）各相繞組溫度偏差不大，線油溫差也在合理范圍內，說明繞組中無局部過熱現象，造成總體損耗偏大的原因不是主要損耗銅損引起的，所以不是主磁通造成的總損耗偏大。

（1）施加三相對稱電壓，測量電抗器損耗，額定電壓持續1h，每10min記錄一次數據如表4所示。

通過第一個試驗說明，總體損耗偏大不是主磁通造成的，第二個試驗再次驗證了此觀點。兩次試驗均驗證了三相電抗器總體損耗偏大不是主磁通的問題。

電抗器損耗由幾部分組成：鐵損和雜散損耗損耗從測量上無法分開，鐵損和雜散損耗之和是總損耗與電阻損耗之差。雜散損耗不能直接測得，但是兩次試驗均證明不是主磁通問題，那么可以認為是漏磁通在油箱結構件中引起的雜散損耗造成的整體損耗偏大。在后續產品處理中，著重處理油箱磁屏蔽等問題，最終兩臺產品試驗合格。

4 結論

由此案例可以看出，漏磁對電抗器影響很大，但又不能直接測出，只能通過確定主磁通損耗無明顯變化來確定漏磁損耗的大小。漏磁通又對電抗器的振動、聲級影響較大，影響電抗器的正常運行壽命。所以，在電抗器的生產過程中，一定要加強對漏磁的控制。

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