干式空心电抗器的优化设计

节能方法 - 干式空心电抗器1. 优化电抗器设计一种可行的节能方法是通过优化干式空心电抗器的设计来减少能量损耗。

这可以通过以下方式实现：•减少磁芯材料损耗：选择低损耗的磁芯材料可以降低电抗器的能量损耗。

常见的低损耗磁芯材料包括硅钢片和纳米晶材料。

•提高线圈绕组导电性能：采用优质的导电材料和合理的绕组结构可以降低电阻损耗，从而减少能量损耗。

此外，适当的绕组设计和绝缘方式也可以提高导电性能。

2. 控制电抗器的负载通过合理控制电抗器的负载情况，可以进一步减少能量损耗。

以下是一些可行的方法：•合理匹配负载：确保电抗器的额定容量与负载匹配，避免容量过大或过小造成能量浪费。

•减少无功功率需求：通过改进电力系统的功率因数，减少无功功率需求，可以降低电抗器的能量损耗。

这可以通过使用功率因数校正装置或改善负载设备的功率因数来实现。

3. 优化电抗器的运行条件通过优化电抗器的运行条件，可以最大程度地降低能量损耗。

以下是一些可行的方法：•合理安装和散热：确保电抗器安装在通风良好的位置，避免过热引起额外的能量损耗。

此外，适当的散热设备和风道设计也可以提高热量的散发效率。

•定期检查和维护：定期检查电抗器的运行状态和连接情况，及时发现和修复潜在的问题，防止能量损耗进一步加剧。

4. 使用先进的控制技术通过采用先进的控制技术，可以实现更精确的电抗器控制和优化。

以下是一些可行的方法：•使用智能控制系统：配备能够实时监测和调整电抗器工作状态的智能控制系统，可以根据实际需求优化电抗器的运行，避免能量损耗。

•采用变频调速技术：通过使用变频调速技术，可以根据负载需求实时调整电抗器的运行频率，提高能效。

综上所述，通过优化电抗器设计、控制电抗器负载、优化电抗器运行条件以及使用先进的控制技术，可以有效地实现干式空心电抗器的节能。

这些措施可以降低能量损耗，提高能效，从而为用户节省能源和成本。

低噪声电抗器的开发设计欧 炎，高聚元（北京绿创声学工程股份有限公司 北京昌平振兴路28号 100080）摘要: 选择低噪声电气设备成为变电站噪声治理的一条重要手段，本文通过对滤波电抗器噪声的产生机理、影响因素的分析，经过一系列的技术开发研究，在满足电抗器安全使用的前提下，采用一系列降噪措施，开发设计了低噪声电抗器。

经实验室及现场的验证，取得了良好的降噪效果。

关键词：电抗器；低噪声；隔声0、引言在大型输变电站的交流滤波器场中，滤波电抗器产生的噪声对站外环境造成严重影响。

目前，对电力系统中所采用的电抗器无论从材料、结构和工艺上尚不能解决其产生的噪声达到对厂界及声环境影响的限制值。

本文从电抗器的结构、发声机理入手，采用噪声控制工程手段（隔声、吸声、消声等）并结合电抗器自身的材料、结构特点来降低电抗器的噪声从而形成整体的低噪声电抗器。

1、电抗器结构在大型输变电换流站的交流滤波场中的滤波电抗器大多采用干式空芯电抗器。

干式空芯电抗器线圈由绝缘铝导线制成的一个或多个经过环氧树脂浸渍和密封的线圈层组成。

同心线圈通过两端焊在金属梁结构上（形成蜘蛛型结构）并联在一起。

顶部和底部蜘蛛结构通过沿线圈周围布置的玻璃纤维带夹在一起。

外壳被四周的加固玻璃纤维棒沿径向分隔开来。

结构见图1。

图1 干式空芯电抗器结构1）线圈2）导体3）导电棒4）“蜘蛛”结构5）玻璃纤维棒6）电器端子7）支柱绝缘子8）安装零件。

2、干式空芯电抗器噪声的产生及频谱特性2.1、电抗器噪声发声机理任何载流导线暴露于磁场时都会受到磁场力，因此穿过线圈面的磁场就在线圈中产生电磁力。

线圈和线圈磁场的电流相互作用引起线圈振动，这就是干式空芯电抗器产生噪声的主要原因。

设备表面的振动是以声波的形式向周围幅射声能，其声功率可由下式计算：20su r w cA W =式中：W －声功率级（单位w ）ρ0－空气密度（单位 kg/m 3）c －声音在空气中的传播速度（单位s m /）wA －声音辐射面积（单位m 2）s －辐射效率n －振动速度（单位m/s ）振幅和设备声音辐射面大小主要决定声功率大小，因此干式空芯电抗器发出的噪声主要取决于线圈在径向的振幅。

干式空心电抗器的节能方法
1.降低损耗：干式空心电抗器的损耗主要包括铜损和铁损。

铜损主要
来自线圈的电阻，可以通过选用低电阻的导线材料，提高导线的截面积，
减小线圈长度等方式降低电阻。

铁损主要来自磁芯的磁滞和涡流损耗，可
以通过使用高品质的磁芯材料和减小磁通密度等方式降低铁损。

2.优化设计：干式空心电抗器的设计应充分考虑电磁设计和导热设计。

在电磁设计上，应通过减小铜损和铁损来提高电抗器的效率。

在导热设计上，应选用导热性能好的材料，增加散热面积，提高散热效果，以降低温
度升高对电抗器性能的影响。

3.降低工作温度：干式空心电抗器的温升直接影响着其绝缘性能和寿命。

通过增加散热面积、改进散热结构、提高散热材料的导热性能等方法，可以有效降低电抗器的温升，提高其工作效率。

4.合理匹配：在实际应用中，应根据系统的工作条件和负载特性，合
理选择干式空心电抗器的容量和参数，以确保其在工作状态下处于最佳工
作点，提高电抗器的效率。

5.定期检测和维护：干式空心电抗器在长期使用过程中，会受到环境
温度、湿度等因素的影响，导致电抗器的绝缘性能下降，进而影响其工作
效率。

因此，定期进行电抗器的绝缘性能测试、温度检测和清洁维护工作，可以有效延长电抗器的使用寿命，并保持其高效率运行。

总之，干式空心电抗器的节能方法包括降低损耗、优化设计、降低工
作温度、合理匹配以及定期检测和维护等方面。

通过综合采取以上措施，
可以提高电抗器的工作效率，实现节能的目的。

《10kV~500kV干式空心电抗器技术规范书》编制说明1工作过程及团队1.1 技术规范书编制工作过程2023年4月~7月，完成10kV~500kV干式空心电抗器品类优化工作，依据10kV-35kV 补偿电容器组品类增补4个品类35kV串联空心电抗器，20个品类10kV串联空心电抗器。

2023年8月，启动10kV~500kV干式空心电抗器技术规范书修编工作。

2023年9月，完成10kV~500kV干式空心电抗器技术规范书对标、调研、修编初稿及组内修编内容评审。

2023年10月，完成10kV~500kV干式空心电抗器技术规范书修编初稿的南网专家评审工作，并形成10kV~500kV干式空心电抗器技术规范书修编稿。

1.2 参编单位及工作组成员本标准主编单位：xxxx本标准主要起草人：xxxx2主要编制内容1.《10kV-500kV干式空心电抗器技术规范书（通用部分）2022版v1.0》原技术规范书中5.1技术参数7）燃烧性能等级中要求达到F0级燃烧性能，按照GB/T1094.11-2022的要求F0级不进行燃烧试验，因此规范书规定有误。

新条款依据《GB/T1094.11-2022电力变压器第11部分：干式变压器》以及《GB T 5169.16-2017 电工电子产品着火危险试验第16部分:试验火焰50W水平与垂直火焰》进行修改。

新修编的条款内容为：燃烧性能等级应能满足F1级燃烧试验要求，且应提供燃烧性能等级试验报告（按照GB/T1094.11执行）。

材料的燃烧等级应能满足V0级、HB级燃烧试验要求，且应提供燃烧等级试验报告（按照GB/T 5169.16执行）。

2.《10kV-500kV干式空心电抗器技术规范书（通用部分）2022版v1.0》原技术规范书中6.2型式试验8）燃烧试验中依据的标准不全。

新修编的条款内容为：燃烧试验（按照GB/T1094.11和GB/T 5169.16规定执行）。

3.《10kV-500kV干式空心电抗器技术规范书（通用部分）2022版v1.0》原技术规范书中第六部分表6.1 试验项目及分类中“感应耐压试验”名称不恰当，经调研以及型号审查过程中供应商反馈电抗器感应耐压试验无法开展，感应耐压试验主要对绕组匝间绝缘进行考验，因此修改为绕组过电压试验，采用高频脉冲振荡法进行考核。

电工电气 (20 7 No.4)干式空心电抗器运行维护探讨葛计彬，郝文光，杜宗斌，平德勇(北京电力设备总厂有限公司，北京 102401)干式空心电抗器自诞生以来，因其线性度好、抗短路能力、结构简单、安装方便、免维护等优点，而在电力系统内广泛应用。

然而随着运行时间的积累，电抗器的安全隐患问题逐步暴露，有时引发故障，甚至是连续性故障，严重影响了电网的安全运行。

有关单位根据事故电抗器解剖分析，从多角度分析了电抗器故障原因，并在生产制造、运行监测方面提出建议。

到目前为止，虽然很多单位在干式空心电抗器的运行监测及运行维护方面进行了尝试，但国内外还没有形成统一的标准规范。

本文结合多年来干式空心电抗器在安装、运行中曾发现的安全隐患，介绍了空心电抗器需要维护的内容并给出建议。

1 影响电抗器寿命的隐患因素干式空心电抗器多为户外运行，多种因素影响其安全可靠性。

近些年，发现的隐患主要归结为电抗器自身缺陷、安装因素及自然环境因素等方面。

1.1 电抗器自身缺陷空心电抗器绕组是由多根圆铝导线并联而成，引出线汇集后焊接在星形架上，存有加工应力及焊接应力。

若个别引出线应力较高，则可能在运行时电动力的作用下而发生疲劳断裂。

空心电抗器表面都涂覆了有机防护涂层，有机涂层最大的缺点就是易粉化、耐候性差。

若涂层老化后未能及时处理，可引起电抗器表面爬电。

1.2 安装因素安装缺陷主要体现在电抗器上残留异物、螺母紧固不足等，这应与安装工期紧、安装检查不彻底有关。

因安装或其他运行因素产生的缺陷，将对电抗器造成严重的安全隐患，如黑龙江某变电站35kV电抗器顶部留落的金属丝，并由此引发的绝缘局部损伤；青海某变电站电抗器风道内落入金属丝、河南某变电站电抗器接地线安装不良，而引起电抗器噪声异常偏高；某换流站电抗器出线端子螺母紧固不到位，端子温度偏高。

1.3 自然环境因素环境因素主要表现在鸟类活动及电抗器吸附污秽方面。

随着我国治理环境并取得一定成效，鸟类的种类、数量得到恢复性提高，但鸟类在电抗器绕组上做窝及其排泄物却对电抗器的安全性产生极其不利的影响。

干式空心电抗器的故障分析及运维措施探析摘要：干式空心电抗器在电力系统应用日益增多，但是故障问题也频频发生。

通过对干式空心电抗器故障的分析，指出在干式空心电抗器运行中出现的种种问题，线圈受潮，温度分布不均衡，局部放电过热，绝缘烧损等现象。

如果不及时处理，这些问题逐步会演变成事故甚至烧毁设备。

文章主要针对电抗器在运行方面出现的问题以及设计制造电抗器的缺陷和不足，分析并提出了相应的改进建议和措施。

关键词：干式空心电抗器；故障；措施一、干式空心电抗器现状以及前言描述作为电力系统不可或缺的重要设备-电抗器，对电力系统的稳定运行起着关键作用。

电力工业是现在工业的基础，在近几十年来得到了飞速的发展。

随着电网容量的不断增加，对电抗器数量和质量也有了更高的要求。

大容量干式空心电抗器是近几年研制开发的新型电抗器，它具有电抗值线性度好，性能好，参数稳定，寿命长，防火性能好等特点，因此在电网中得到了广泛应用。

但是随着用量的不断增加，电抗器经过长时间的运行出现了不少的问题。

有些甚至不得不被迫停运处理，更有甚者演变成事故甚至烧毁。

故障设备隐藏的缺陷使设备安全运行存在巨大隐患同时也给此类设备的日常维护与监测工作带来了新的问题。

就干式空心电抗器的故障问题以及运维措施做简单探析。

在超高压和大容量的电网中安装一定数量感性的无功补偿装置，如并联电抗器和静止无功补偿器，主要的目的一是补偿容性充电功率，二是在轻负荷时吸收无功功率。

控制无功潮流稳定网络的运行电压。

各大电网均要求在大中型变电站必须安装电抗器来补偿电容性的无功功率做到就地补偿、就地平衡以保证电力系统的安全运行[1]。

二、干式空心电抗器故障形成原因分析（1）电抗器制造工艺存在缺陷。

有些厂家生产电抗器匝环结构不合理。

电抗器线圈上采用低级工艺，绝缘不能一次成型，绝缘处相对薄弱。

（2）电抗器沿面树枝状放电和匝间短路的形成。

电抗器运行在户外的大气条件下，经过一段时间后，污物会在其表面沉积，并且表面喷涂的绝缘材料也会因为粉化现象而形成污层。

干式空心电抗器的运行分析及故障处理措施
管内各工区
根据武桥工安〔2010〕43号文件“关于公布2010年安全生产专项整治推进计划的通知”的要求，为强化安全基础建设，进一步提高安全管理制度化、规范化、法制化水平，确保安全持续稳定。

现结合车间实际，特制定2010年车间安全生产专项整治措施。

一、整治项目：劳动安全专项整治
整治目标：提高安全意识、规范管理制度，落实卡控措施，狠抓“作业不设防护、下道晚和不下道”等顽症。

整治标准：
一、各种施工必须按《铁路工务安全规则》中的规定设置防护，未设好防护禁止开工。

不得擅自变更防护办法。

作业未完、机具没有全部下道、线路末恢复到准许放行列车的条件时，不得撤除防护。

要坚决做到“四严禁、四必须”，即严禁防护人员不够上道作业，必须设置三道防护（前防护员、工地防护员、后防护员）；严禁防护员不接车，必须按规定标准接车；严禁兼职防护员，必须是有资格的专职人员担任；未设好防护禁止开工。

二、防护员基本条件
1．防护员必须是责任心强，视听能力良好，头脑清晰，无语言障碍；
2．熟悉管内地形和列车运行情况，熟知防护知识和安全知识；
3．经段培训考试合格且有两年以上工龄的铁路职工。

三、防护员基本要求
1．防护员必须按规定穿戴防护服装、防护帽和胸牌，带齐防。

干式带气隙铁芯电抗器电感计算方法1. 引言干式铁芯电抗器具有体积小、损耗低、漏磁小、阻燃防爆等优点，其缺点是电感具有非线性，存在磁滞饱和现象。

为改善电感的线性度，干式铁芯电抗器一般采用带气隙铁芯。

在干式铁芯电抗器设计中，电感值的准确计算是关键问题之一。

目前，对铁芯电抗器电感值的计算一般采用传统解析近似法。

该方法在求解带气隙铁芯电抗器主电感值时基于简化的磁路，即假设气隙衍射磁通路径为半圆形[1,2]，该方法用于求解带气隙铁芯电抗器电感值时存在较大误差，在产品生产时需要对气隙厚度进行反复调整，才能达到满意的电感值。

为了更加准确地计算主电感可以采用磁场计算法[2,3]，该方法假定铁芯由无穷多个圆柱形铁芯饼－气隙单元串联组成，从而将电抗器磁场近似为轴对称磁场问题，然后采用分离变量法求解其磁场分布。

该方法在计算边缘效应系数时涉及到修正贝塞尔函数，计算过程比较复杂。

对于大气隙铁芯电抗器电感值的计算，文献[3]从求解磁场方程出发，在计算中假设铁芯是由无穷多个铁芯饼—气隙单元串联起来的，对气隙边缘效应给予了系数矫正。

相对地，计算公式比较繁琐，需要根据铁芯直径与气隙厚度查询相应的气隙边缘效应修正系数。

文献[4,5,17]采用修正系数来考虑气隙磁导从而计算铁芯电抗器电感值的解析近似法，由于修正系数可变，需查表，因此，计算也较繁杂。

采用有限元法计算铁芯电抗器的电感值准确度更高[9,10,11,12,13,18]，但计算所需要的计算机内存大，计算时间也长，所以，一般仅在电抗器设计的最后核算中多采用该方法。

本文将基于铁芯电抗器磁场的有限元数值计算结果，对传统解析近似法计算铁芯气隙衍射磁通等效导磁面积公式进行修正，提出一种改进解析近似法，然后，将提出的方法用于实例计算，并与数值仿真结果比较，对方法的可行性和准确度进行讨论。

2. 计算原理在计算带气隙铁芯电抗器气隙处等效衍射面积时，传统解析近似法认为主磁通流过气隙时，有一部分磁通将从铁芯外表面流出，绕过气隙，流向铁芯外表面，再进入铁芯中去。

干式空心电抗器模型结构减震控制试验及数值分析1. 引言1.1 研究背景为了克服传统空心电抗器的缺点，研究人员提出了干式空心电抗器的新型结构。

干式空心电抗器不仅具有体积小、重量轻、安装方便等优点，而且具有更好的抗短路能力和抗风压能力。

对干式空心电抗器的结构特点进行深入研究和探讨，将有助于提高其在电力系统中的应用效果。

本研究旨在通过减震控制试验和数值分析，探讨干式空心电抗器的结构特点及其在电力系统中的应用效果，为电力系统的稳定运行提供重要的理论和实践参考。

的深入探讨将有助于提高对干式空心电抗器的认识，为今后的研究工作奠定基础。

1.2 研究目的研究目的主要是通过对干式空心电抗器模型结构的减震控制试验和数值分析，探讨其在工程应用中的性能表现及优化方向。

具体包括以下几个方面：1. 通过实验验证干式空心电抗器的结构特点对减震效果的影响，分析不同结构参数对减震性能的影响规律。

2. 建立数值模型，通过有限元分析等方法对干式空心电抗器模型进行数值模拟，验证试验结果的准确性。

3. 探讨减震控制方法对干式空心电抗器结构的影响，寻找最佳的控制策略，提高其减震性能和稳定性。

4. 结合试验和数值分析结果，对干式空心电抗器的结构设计和减震控制方法进行优化，为工程实践提供可靠的参考依据。

通过本研究，旨在提高干式空心电抗器在电力系统中的可靠性和安全性，推动相关技术的进步和应用。

1.3 研究意义干式空心电抗器作为电力系统中重要的电力电子器件，其结构设计和性能参数直接影响着电力系统的稳定运行。

随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的增加，电力系统的运行安全性和稳定性面临着越来越大的挑战。

因此，研究干式空心电抗器的结构减震控制方法对于提高电力系统的稳定性和可靠性具有重要的意义。

通过设计合理的减震控制方案，可以有效地降低干式空心电抗器在运行过程中产生的振动和噪音，减少设备的损坏和故障率，延长设备的使用寿命。

同时，减震控制也可以提高电力系统的运行效率，降低系统的能耗和维护成本，为电力系统的安全稳定运行提供有力支持。

基于场-路耦合约束的干式空心电抗器优化设计摘要：本文深入分析了选用矩形截面束绞线绕制空心电抗器的优点，提出了使空心电抗器无环流、电阻损耗和涡流损耗小、各包封温升和电流分布均衡的优化设计方法。

进一步，给出了基于矩形截面束绞线的多目标优化算法，并通过数值算例对该算法的有效性进行了验证。

关键词：干式空心电抗器；优化设计1 引言20世纪60年代初，加拿大TRENCH公司率先研制出了环氧浸渍玻璃纤维包封的干式空心电抗器，它具有线性特性好、损耗低、噪声小和参数稳定的优良特性。

现在，随着电网建设和输变电技术的发展，环氧浸渍玻璃纤维包封的干式空心电抗器已经逐渐取代水泥电抗器和铁心电抗器。

目前，干式空心电抗器采用多根相互绝缘的细导线并联绕制。

其选用的细导线主要有扁导线、圆导线和圆形截面束绞线三种类型。

当电抗器采用扁导线绕制时，绕组比较平整美观，但其涡流损耗约为相同截面积的圆导线的2倍[1]。

当电抗器采用圆导线绕制时，随着绕组层数增多和导线径向尺寸的增大，绕组的多层效应加剧[2]。

此外，圆形截面束绞线和圆导线的填充系数比扁导线低，因此当选用这两种导线绕制空心电抗器时，将无法同时满足层等电阻电压、包封等温升和包封等高三个设计要求。

2 矩形截面束绞线绕制空心电抗器2.1优化设计的等效电路约束条件电抗器优化设计的等式约束条件包括层等电阻电压、包封等温升和包封等高三个方面。

下面详细给出选择这些约束条件的原因以及它们需要满足的关系式，这里假设干式空心电抗器有个包封和个层。

（1）层等电阻电压层等电阻电压是以各层导线电阻和层电流的乘积相等作为约束条件，如下式所示：4 算例分析以单相干式空心电抗器为例，其额定容量为60kvar，额定电压为317.5V，额定电感为5.35 mH。

表2是利用计算机辅助设计软件计算得到的电抗器设计结果，电抗器绕组选用圆导线双线并绕。

表3是利用优化设计软件计算得到的1个Pareto最优解，电抗器绕组选用矩形截面束绞线双线并绕。

干式空心电抗器发热原因分析及治理措施一、干式空心电抗器发热原因1.发热部位（1）主通流回路发热部位包括：搭接面、汇流排、匝间发热、层间发热。

（2）干式空心电抗器周围发热部位主要包括：1)本体螺栓、构架（铁磁材料）2)接地排、地网发热3)围栏及其他周围闭合环路发热2发热原因（1）搭接面螺栓松动、接触面不平整，接触电阻过大。

（2）匝间、层间短路或风道有异物堵塞，造成严重发热。

（3）电磁感应导致发热由于电抗器的物理性质和特殊的结构形式决定了电抗器运行时，在其周围将产生比较强烈的磁场，处于磁场强度范围内的导磁材料若形成闭合环路（如围栏、构架、环行地线）将产生一定数值的环流，感应电流大小与闭合环路垂直于磁场方向等效面积、磁场强度成正比；处于变化磁场内的导体也会产生涡流。

由于电磁环流和涡流的存在，不仅使材料局部发热产生高温，也会使电抗器有功损耗增加，同时也改变了电抗器磁场的分布，并对电抗器的参数造成一定程度的影响，影响电抗器的正常运行。

二、发热治理措施1.关于干式空心电抗器相关设计要求（1）GB50147-2010电气装置安装工程高压电器施工及验收规范10.0.7-2两相重叠一相并列时，重叠的一相绕相应相反，另一相与上面的一相绕相相反。

（现已不允许相间叠装，绕向供参考）10.0.7-3三相水平排列时，三相绕相应相同。

10.0.9干式电抗器附近安装的二次电缆和二次设备应考虑电磁干扰的影响，二次电缆的接地线不应构成闭合回路。

10.0.11干式电抗器上下重叠时，应在其绝缘子顶帽上，放置于顶帽相同大小且厚度不超过4mm的绝缘纸垫片或橡胶垫片；在户外安装时，应用橡胶垫片。

10.0.15-3支柱绝缘子的接地线不应构成闭合回路。

（2）GB50149-2010电气装置安装工程母线装置施工及验收规范3.3.3关于螺栓紧固的要求1)母线连接接触面应清洁，并应涂电力复合脂。

2)母线平置时，螺栓应由下向上穿，螺母应在上方，其余情况下，螺母应在维护侧，螺栓长度宜露出螺母2～3扣。