电抗器工作原理及作用.docx

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电抗器工作原理及作用

电抗器工作原理及作用电抗器的人懂得放手的人找到轻松，懂得遗忘的人找到自由，懂得xx找到幸福！

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内容简介

电抗器工作原理及作用一：

电抗器在电力系统中的作用电抗器的分类二：

三：

详细介绍及选用方法

四：

各种电抗器的计算公式五：

经典问答

一：

电抗器在电力系统中的作用．

电抗器工作原理及作用

由于电力系统xx大量使用电力电子器件,直流用电,变频用电等,产生了大量的谐波,使得看是简单的问题变得复杂了,用以补偿的电容器频繁损坏,有的甚至无法投入补偿电容器,当谐波较小时,可以用谐波抑制器,但系统xx的谐波较高时,就要用xx电抗器了,放大谐波电流.电抗率为4.5%～7%滤波电抗器,用于抑制电网xx5次及以上谐波;电抗率为12%～13%滤波电抗器,用于抑制电网xx3次及以上谐波.电抗器装于柜内,应加装通风设备散热.电抗器能在额定电压的1.35倍下长期运行,常用电抗器的电抗率种类有4.5%、5%、6%、7%、12%、13%等,电抗器的温升：

铁芯85K，线圈95K,绝缘水平：

3kV/1min,无击穿与闪络,电抗器在1.8倍额定电流下的电抗值，其下降值不大于5%,电抗器有三相、单相之分,三相电抗器xx电抗值之差不大于±3%,电抗器可用于400V或600V系统,电抗器噪声等级，不大于50dB,电抗器耐温等级H级以上.

信息来自:

输配电设备网

电力系统中所采取的电抗器,常见的有xx电抗器和xx电抗器。

xx电抗器主要用来限制短路电流,也有在滤波器中与电容器xx或xx用来限制电网中的高次谐波。

xx电抗器用来吸收电网中的容性无功,如500kV电网中的高压电抗器,500kV变电站中的低压电抗器,都是用来吸收线路充电电容无功的;220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。

可以通过调整xx电抗电抗器有改善电力系统无功功xx器的数量来调整运行电压。

超高压

电抗器工作原理及作用

率有关运行状况的多种功能,主要包括:

1）轻空载或轻负荷线路上的电容效应,以降低工频暂态过电压。

2）改善长输电线路上的电压分布。

3）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡,防止无功功率不合理流动,同时也减轻了线路上的功率损失。

4）在大机组与系统并列时,降低高压母线上工频稳态电压,便于发电机同期并列。

5）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

6）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时,还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容,以加速潜供电流自动熄灭,便于采用单相快速重合闸。

电力网中所采用的电抗器，实质上是一个无导磁材料的空心线圈。

它可以根据需要，布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。

在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。

如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。

因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处xx电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。

由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。

近年来，在电力系统中，为了消除由高次谐波电压、电流所引起的电容器故障，在电容器回路中采用xx电抗器的方法改变系统参数，已取得了显著的效果。

3220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器电抗器的xx是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。

可以通过调整．

电抗器工作原理及作用

数量来调整运行电压。

超高压xx电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能，主要包括：

（1）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。

（2）改善长输电线路上的电压分布。

（3）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。

（4）在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。

（5）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

（6）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。

电抗器的分类二：

电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。

然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。

依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器。

按用途分为7种：

①限流电抗器。

xx于电力电路中，以限制短路电流的数值。

②xx电抗器。

一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。

③通信电抗器。

又称阻波器。

xx在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。

④消弧电抗器。

又称消弧线圈。

用以在三相电网的一相接地时供接于三相变压器的中性点与地之间，

电抗器工作原理及作用

给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。

⑤滤波电抗器。

用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值；也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消除电力电路某次谐波的电压或电流。

⑥电炉电抗器。

与电炉变压器xx，限制其短路电流。

⑦起动电抗器。

与电动机xx，限制其起动电流。

三：

详细介绍及选用方法

一、干式电抗器的种类与用途

（1）

电抗器是重要的的电力设备，在电力系统中起补偿杂散容性电流、限制合闸涌流、限制短路电流、滤波、xx、启动、防雷、阻波等作用。

根据电抗器的结构型式可分为空心电抗器、铁心电抗器与半心电抗器。

补偿杂散容性电流的电抗器主要有xx电抗器与消弧线圈。

xx电抗器的作用是限制电力传输系统的工频电压升高现象，工频电压升高的原因在于空载长线的电容效应、不对称对地短路故障与突然甩负荷。

消弧线圈通常应用在配电系统，它的作用是使得单相对地短路电流不能持续燃烧，导致电弧熄灭。

消弧线圈通常具有调谐功能，可根据电力系统的杂散电容与脱谐度改变其电感值。

电抗器工作原理及作用

xx电抗器或称阻尼电抗器的作用是限制合闸涌流。

xx电抗器与电力电容器xx使用，用于限制对电容器组合闸时的浪涌电流，通常选取电容器组容量的6%。

限流电抗器是xx于电力系统之中，多用于发电机出线端或配电系统的出线端，起限制短路电流的作用。

为了与其他电力设备配合，其实际阻抗不能小于额定值。

滤波电抗器与电容器配合使用，构成LC谐振支路。

针对特定次数的谐波达到谐振，滤除电力系统中的有害次谐波。

xx电抗器应用在直流系统中，起限制直流电流的脉动幅值作用。

在设计xx电抗器时须注意线圈中的电流是按电阻分布的，设计时最好采用微分方程组计算。

若按交流阻抗设计可能造成线圈出现过热现象，且阻抗值未必准确。

启动电抗器用于交流电动机启动时刻，限制电动机的启动电流，保护电动机正常运行。

防雷线圈通常用于变电站进出线上，减低侵入雷电波的陡度与幅值。

阻波器与防雷线圈的应用场合相仿，线圈内装有避雷器与调协装置。

用于阻碍电力线路中特定的通讯载波，便于将通讯载波提取出来，实现电力载波的重要设备。

户外空心干式电抗器是20世纪80年代出现的新一代电抗器产品，如图1.1所示。

它是利用环氧绕包技术将绕组完全xx，导线相互粘同时利用新的耐候材料喷吐于包封接大大的增加了绕组的机械强度。

．

电抗器工作原理及作用

的表面，使得产品能够满足在户外的苛刻条件下运行。

包封间由撑条形成气道，包封间与包封内绕组多采用xx连接以便满足容量与散热的要求。

为了满足各个xx支路电流合理分配的需要，采用分数匝来减少支路间的环流问题。

为了能够形成分数匝，采用星形架作为绕组的出线xx。

绕组的上下星架通过xx方式固定，固化后整个产品成为一个整体。

这种结构的电抗器与传统方式的电抗器相比较具有可以直接用于户外、电感为线性、噪音小、防爆、使用维护方便等特点，因而对于某些此产品有可能正逐步取代其他形式的电抗器。

由于受到绕组结构的限制，户外空芯干式电抗器通常不适合电感量（>700mH）较大或电感较小（<0.08mH）但电流较大的场合，否则就会造成体积过于庞大或者支路电流极不平衡。

在这两种极端条件下，需要适当改变线圈的绕线形式。

此外，空心电抗器通常占地面积最大、对外漏磁最严重，这是这类电抗器的主要缺点。

干式铁心电抗器主要是由铁心和线圈组成的，如图1.2所示。

干式铁心电抗器主要由铁心、线圈构成。

铁心可分为铁心柱与铁轭两部分，铁心柱通常是由铁饼与气隙组成。

线圈与铁心柱套装，并由端部垫块固定。

铁心柱则由螺杆与上下铁轭夹件固定成整体。

对于三相电抗器常采用三心柱结构，但对于三相不平衡运行条件下，需采用多心柱结构，否则容易造成铁心磁饱和问题。

干式铁心电抗器的线圈通常采用浇注、绕包与浸漆方式。

由于铁磁介质的导磁率极高,而且其磁带气隙故用在铁心电抗器中的铁心必须带气隙。

化曲线是非线性的．

电抗器工作原理及作用

的铁心,其磁阻主要取决于气隙的尺寸。

由于气隙的磁化特性基本上是线性的,所以铁心电抗器的电感值取决于自身线圈匝数以及线圈和铁心气隙的尺寸。

由于干式铁心电抗器是将磁能主要存贮于铁心气隙当中，铁心相当于对磁路短路，相当于只有气隙总长度的空心线圈。

因此铁心电抗器线圈的匝数较少，从而其体积较小。

体积小，必然散热面积小，因此铁心电抗器的损耗较小。

此外，由于铁心的存在，铁心电抗器的空间漏磁较小。

铁心电抗器磁场通过铁心与气隙构成回路，其电感值是否呈线形取决于铁心的磁场工作状态。

当铁心出现磁饱和，则气隙内磁场将出现非线性变化，造成电感非线性。

这是铁心类电抗器存在明显的不足之处。

另外，铁心的磁滞伸缩引起的噪音问题，以及重量重、组装复杂、不能直接户外使用均是这类电抗器的缺点。

二、产品型号含义

干式空心xx电抗器型号含义

CKGKL--□/□--□□

电抗器工作原理及作用

特殊使用环境

额定电抗率

系统额定电压（kV）

电抗器额定容量（kVar）

铝质材料（铜质材料不表示）

空心

干式

xx电抗器

干式空心xx电抗器型号含义

BKGKL--□/□

系统电压（kV）

额定容量（kVar）

铝线

电抗器工作原理及作用

空心

干式

xx电抗器

干式空心限流电抗器型号含义

CKGKL--□--□--□

电抗率

额定电流（A）

系统电压（kV）

铝线

空心

干式

限流电抗

电抗器工作原理及作用

干式空心滤波电抗器型号含义

LKGKL--□--□/□--□

消除高次谐波次数

电抗器额定电感（mH）

电抗器额定电流（A）

系统额定电压（kV）

铝线

空心

干式

滤波电抗器

三、电抗器的一些定义

xx电抗器

电抗器工作原理及作用

xx连接在系统上的电抗器，主要用于补偿电容电流。

限流电抗器

xx连接在系统上的电抗器，在系统发生故障时，用以限制电流。

滤波电抗器

与电容器组xx或xx连接，用以降低、阻断或过滤谐波或通讯频率。

xx电抗器

在直流系统中，用以减少谐波电流或暂态过电流的电抗器。

电抗器的接线分xx和xx两种方式。

xx电抗器通常起限流作用，xx电抗器经常用于无功补偿。

1.半芯干式xx电抗器：

在超高压远距离输电系统中，连接于变压器的三次线圈上。

用于补偿线路的电容性充电电流，限制系统电压升高和操作过电压，保证线路可靠运行。

2.半芯干式xx电抗器：

安装在电容器回路中，在电容器回路投入时起

3.电抗器使用寿命的分析

电抗器在额定负载下长期正常运行的时间，就是电抗器的使用寿制造电抗器的材料有金电抗器使用寿命由制造它的材料所决定。

命。

．

电抗器工作原理及作用

属材料和绝缘材料两大类。

金属材料耐高温，而绝缘材料长期在较高的温度、电场和磁场作用下，会逐渐失去原有的力学性能和绝缘性能，例如变脆、机械强度减弱、电击穿。

这个渐变的过程就是绝缘材料的老化。

温度愈高，绝缘材料的力学性能和绝缘性能减弱得越快；绝缘材料含水分愈多，老化也愈快。

电抗器中的绝缘材料要承受电抗器运行产生的负荷和周围环境的作用，这些负荷的总和、强度和作用时间决定绝缘材料的使用寿命。

四、电抗器参数的定义及计算公式

1.额定电压

电抗器与xx电容器组相xx的回路所接入的电力系统的额定电压。

2.额定端电压

电抗器通过工频额定电流时，一相绕组两端的电压xx值。

3.额定容量

电抗器在工频额定端电压和额定电流时的视在功率。

单相电抗器的额定容量S=U*I

三相电抗器的额定容量S=3U*I

额定电抗

电抗器工作原理及作用电抗器通过工频额定电流时的电抗值。

f）*1000X=1000U/IL=U/（I*2п

二、干式电抗器的种类与用途

（2）

（一）、电抗器是一个大的电感线圈，根据电磁感应原理，感应电流的磁场总是阻碍原来磁通的变化，如果原来磁通减少，感应电流的磁场与原来的磁场方向一致，如果原来的磁通增加，感应电流的磁场与原来的磁场方向相反。

根据这一原理，如果突然发生短路故障，电流突然增大，在这个大的电感线圈中，要产生一个阻碍磁通变化的反向电势E反，在这个反向电势E反的作用下，必然要产生一个反向的电流，达到限制电流突然增大的变化，起到限制短路电流的作用，从而维持了母线电压水平。

II负+4I故=5I负-3I反=2I负

（二）、装设电抗器带来的优点：

1、选用遮断容量小的主开关（901）；

2、选用遮断容量小的线路开关（951--958）；

电抗器工作原理及作用

3、小容量的开关体积小、占用空间小、占地面小；

4、降低了工程造价；

5、倒闸操作方便；

（三）、装设电抗器带来的缺点：

电抗器正常工作时要消耗一定的电能，造成一些电压降，一般在5%左右。

（四）、电抗器接线

1、变压器低压开关xx电抗器

电抗器工作原理及作用

2、母线分段电抗器

3、线路xx电抗器

电抗器工作原理及作用

4、变压器低压开关xx电抗

电抗器工作原理及作用

、分裂电抗器的应用：

（五）

10kV如：

东郊变中间带抽头的分裂电抗器也得到了广泛的应用，侧分裂电抗器。

由于分裂电抗器的两个支路有电磁的联系，因此，正常情况下，它所呈现的电抗值比较小，压降也小，当任何一个支路有短路时，电抗值变大，从而能有效地限制短路电流。

电抗器计算公式

电抗器工作原理及作用电抗器计算公式.各种电抗器的计算公式

2011-09-0715:

41

（六）、一般xx电抗器电抗率的选择方法：

在实际工程应用中，我们会遇到因为电抗器的电抗率选择不当，至使系统中的谐波放大或与系统发生谐振，对电网造成干扰的问题，下面本人结合实际工程中的经验，xx一般xx电抗器如何选择电抗率。

仅用于限制涌流时，电抗率宜取0.1%到1%；不考虑背景谐波时，当xx电容器装置接入电网处含有5次及以上谐波时，电抗率宜取4.4%到6%；当xx电容器装置接入电网处含有3次及以上谐波时，电抗率宜取12%；而对于背景谐波，配置电抗率应遵循远离原则，如背景含有5次谐波，宜配置电抗率为1%的电抗器。

下面由电抗器的电抗率的计算公式（N为谐振点，XK%为电抗率）

对电抗率的选择方法进行分析。

若不考虑背景谐波，当xx电容器装置接入电网处含有5次及以上谐波时，以串电抗率为6%的电抗器为例，根据以上公式可以计算出LC支路的谐振点在4.08处，此时对5次及以上谐波来说是感性的，不会对5次及以上谐波放大；而对于背景谐波，当xx电容器装置接入电网处含有5次背景谐波时，以串电抗率为1%的电抗器为例，根据以上公式可以计算出LC支路的谐振点在10处，由于此时的谐振点次谐5次谐波阻抗也比较大，5支路的LC次比较远，所以此时5离

电抗器工作原理及作用支次谐波电流，此时LC波电压就会在LC支路上形成一个比较小的5路是安全的。

四：

各种电抗器的计算公式

加载其电感量按下式计算:

线圈公式

阻抗（ohm）=2*3.14159*F（工作频率）*电感量（mH），设定需用360ohm阻抗，因此：

电感量（mH）=阻抗（ohm）÷（2*3.14159）÷F（工作频率）=

360÷（2*3.14159）÷7.06=8.116mH

据此可以算出绕线圈数：

圈数=[电感量*{（18*圈直径（吋））+（40*圈长（吋））}]÷

圈直径（吋）

圈数=[8.116*{（18*2.047）+（40*3.74）}]÷2.047=19圈

空心电感计算公式

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zhaizl

空心电感计算公式：

L（mH）=（0.08D.D.N.N）/（3D+9W+10H）

电抗器工作原理及作用D------线圈直径

N------线圈匝数

d-----线径

H----线圈高度

W----线圈宽度

单位分别为毫米和mH。

。

空心线圈电感量计算公式:

L=（0.01*D*N*N）/（l/D+0.44）

线圈电感量l单位:

微xx

线圈直径D单位:

cm

线圈匝数N单位:

匝

线圈xxl单位:

cm

频率电感电容计算公式:

L=25330.3/[（f0*f0）*c]

工作频率:

f0单位:

MHZ本题f0=125KHZ=0.125

电抗器工作原理及作用谐振电容:

c单位F本题建义c=500-1000pf可自行先决定,或由Q值决定

谐振电感:

L单位:

微xx

线圈电感的计算公式

1.针对环行CORE，有以下公式可利用:

（IRON）

L=N2．ALL=电感值（H）

H-DC=0.4πNI/lN=线圈匝数（圈）

AL=感应系数

H-DC=直流磁化力I=通过电流（A）

l=磁路xx（cm）

l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。

例如:

以T50-52材，线圈5xx，其L值为T50-52（表示OD为0.5英吋），经查表其AL值约为33nH

L=33．（5.5）2=998.25nH≒1μH

当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74（查表）

H-DC=0.4πNI/l=0.4×3.14×5.5×10/3.74=18.47（查表后）

电抗器工作原理及作用即可了解L值下降程度（μi%）

2。

介绍一个经验公式

L=（k*μ0*μs*N2*S）/l

其中

μ0为真空磁导率=4π*10（-7）。

（10的负七次方）

μs为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时μs=1

N2为线圈圈数的平方

S线圈的截面积，单位为平方米

l线圈的xx，单位为米

k系数，取决于线圈的半径（R）与xx（l）的比值。

计算出的电感量的单位为亨利。

k值表

2R/lk

0.10.96

0.20.92

0.30.88

电抗器工作原理及作用0.40.85

0.60.79

0.80.74

1.00.69

1.50.6

2.00.52

3.00.43

4.00.37

5.00.32

100.2

200.12

三相交流进线电抗器的设计计算

当选定了电抗器的额定电压降ΔUL，再计算出电抗器的额定工作电流I以后，就可以计算电抗器的感抗XL。

电抗器

的感抗XL由式（3）求得：

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XL=ΔUL/In（Ω）（3）

电抗器工作原理及作用有了以上数据便可以对电抗器进行结构设

计。

电抗器铁芯截面积S与电抗器压降ΔUL的关

系，如式（4）所示：

式中：

ΔUL——单位V；

f——电源频率（Hz）；

B——磁通密度（T）；

N——电抗器的线圈圈数；

Ks——铁芯迭片系数取Ks=0.93。

电抗器铁芯窗口面积A与电流In及线圈圈数

N的关系如式（5）所示：

A=InN/（jKA）（5）

式中：

j——电流密度，根据容量大小可按

2～2.5A/mm2选取；

KA——窗口填充系数，约为0.4～0.5。

铁芯截面积与窗口面积的乘积关系如式（6）

所示：

电抗器工作原理及作用SA=UI/（4.44fBjKsKA×10－4）（6）

由式（6）可知，根据电抗器的容量UI（=ΔULIn）值，选用适当的铁芯使截面积SA的积能符合式（6）的关系。

假设选用B=0.6T，j=200A/cm2，Ks=0.93，KA=0.45，设

A=1.5S,则电抗器铁芯截面与容量的关系为：

为了使进线电抗器有较好的线性度，在铁芯

中应有适当的气隙。

调整气隙，可以改变电感量。

气隙大小可先选定在2～5mm内,通过实测电

感值进行调整。

来源:

输配电设备网

电抗器电感量的测定

1直流电抗器LDC电感量的测定铁芯电抗器

的电感量和它的工作状况有很大关系，而且是

呈非线性的，所以应尽可能使电抗器处于实际

工作条件下进行测量。

图4所示是测量直流电抗

器的电路。

在电抗器上分别加上直流电流Id与交

测，路电流直交开隔FμC=200容电用，～I流电流．

电抗器工作原理及作用出LDC两端的交流电压U～与交流电流I～，可由

式（9）、式（10）式近似计算电感值L。

2交流电抗器电感量的测定带铁芯的交流

电抗器的电感量不宜用电桥测量，因为测电感

电桥的电源频率一般是