怎么測(cè)量電抗器電抗值？電抗器還要哪些測(cè)試(上)

    摘 要：對(duì)干式空心電抗器試驗(yàn)中的電抗值測(cè)量、局放測(cè)試、雷電沖擊試驗(yàn)及損耗測(cè)量等幾個(gè)問題進(jìn)行了討論和分析，并提出了可供選擇的一些解決方法。 

    一、引 言
    干式空心電抗器也可稱為電感線圈，其制作工藝簡(jiǎn)單、初期投入少，目前國(guó)內(nèi)大部分電工企業(yè)具備該產(chǎn)品的生產(chǎn)條件。同時(shí)，干式空心電抗器比鐵心電抗器產(chǎn)品銷售價(jià)格低廉，因此是電網(wǎng)補(bǔ)償、濾波及限流等較為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的產(chǎn)品，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

    但是電抗器的試驗(yàn)對(duì)制造企業(yè)的要求是較高的，由于電抗器與變壓器使用條件不同，大部分電抗器投網(wǎng)后便在額定電壓及額定電流下運(yùn)行，不存在負(fù)荷大小的問題，因此要求制造企業(yè)必須配備足夠容量的試驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)，電抗器功率因數(shù)比變壓器低，特別是干式空心電抗器，其功率因數(shù)更低，這使得損耗測(cè)試非常困難，因此要求制造企業(yè)配備足夠準(zhǔn)確度的測(cè)試設(shè)備。

    二、關(guān)于電抗器若干問題的思考
    1、電抗值測(cè)量
    1.1 關(guān)于三相干式空心電抗器電抗測(cè)試時(shí)的不平衡問題這種情況只針對(duì)三相磁耦合系數(shù)不小于5%的電抗器，對(duì)于三相“一”字安裝、“品”字安裝或三相分散安裝的磁耦合系數(shù)小于5％的電抗器，可以進(jìn)行單相測(cè)量，因此不存在三相不平衡問題。

    在試驗(yàn)室進(jìn)行相間耦合系數(shù)不小于5％的三相空心電抗器電抗測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)要求施加三相對(duì)稱電壓，測(cè)量相電流，此時(shí)電抗值按下式計(jì)算：電抗值=線間所施加電壓÷ 實(shí)測(cè)線電流平均值÷ √3 ；因此該公式實(shí)際上是給出了三相電抗器的平均電抗值，對(duì)于三相電抗器，標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了其各相的電抗允許偏差。因此，在試驗(yàn)室，需要測(cè)試各相電抗值，從而確定三相電抗器的電抗不平衡率。

    由于實(shí)際施加的三相電壓存在一定的不平衡度（要求不大于2％），因而實(shí)際在三相電抗器中的電流也是不平衡的，電流的不平衡會(huì)影響相間互感，進(jìn)而影響各相電抗實(shí)測(cè)值，這也導(dǎo)致實(shí)測(cè)的電抗值與產(chǎn)品真實(shí)值產(chǎn)生偏差，并且偏差隨三相電壓的不平衡度增大而更明顯。為消除試驗(yàn)室電源存在的上述問題， 三相恒流源是可以考慮的， 三相恒流源能確保三相電抗器的各相電流對(duì)稱，這樣各相間的互感也符合運(yùn)行時(shí)的工況，所測(cè)試的各相電抗值能夠反應(yīng)電抗器的真實(shí)情況，這樣的數(shù)據(jù)更符合工程上使用。

    1.2 測(cè)量電抗器電抗值時(shí)需注意的問題
    對(duì)于干式空心電抗器，由于其磁化特性為線性，其電抗值是恒定的， 因而可以在較小電流下測(cè)試其電抗值。測(cè)試時(shí)，需注意如下幾點(diǎn)：
    （1）電抗器周圍盡量不要有其他金屬結(jié)構(gòu)件，如有，必須保持與電抗器表面至少2D（空心電抗器繞組外徑）的距離。
    （2）測(cè)試用的電流互感器不要采用鉗形表，互感器外殼最好具有磁屏蔽。
    （3）測(cè)試接線需確保沿徑向方向布線，一進(jìn)一出接線在繞組外部匯成一束， 不能形成磁通穿過的回路，示例如圖1 所示。

    2、干式空心并聯(lián)電抗器的局放測(cè)試
    JB/T10775-2007《6kV～35kV 級(jí)干式并聯(lián)電抗器技術(shù)參數(shù)和要求》規(guī)定，干式鐵心并聯(lián)電抗器的局放測(cè)試可通過對(duì)繞組套裝模擬鐵心而實(shí)現(xiàn)（類似干式變壓器），局放量不應(yīng)超過10pC，而目前尚無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定干式空心并聯(lián)電抗器的局放測(cè)試要求。

     由于鐵心電抗器繞組一般為分段圓筒式， 段間或?qū)娱g電壓梯度大，如內(nèi)部有氣泡和雜質(zhì)，將對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重大不良影響。干式空心電抗器為圓筒式，多根導(dǎo)線在軸向并聯(lián)繞制，包封內(nèi)相同高度位置的層間基本等電位，因此繞組匝間的氣泡和雜質(zhì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響遠(yuǎn)大于層間氣泡和雜質(zhì)的影響，由于空心并聯(lián)電抗器一般匝間電壓較低，對(duì)于制造廠家來說，測(cè)試干式空心并聯(lián)電抗器局放的意義不及鐵心并聯(lián)電抗器，但從嚴(yán)格質(zhì)量控制的要求上講，有必要通過局放測(cè)試來關(guān)注干式空心并聯(lián)電抗器產(chǎn)品的制造質(zhì)量。

    干式空心并聯(lián)電抗器包封內(nèi)的匝數(shù)和包封間的匝數(shù)都不相等，而且由于其直徑太大、高度非常高，通過常規(guī)的套模擬鐵心辦法不能實(shí)施局放測(cè)試；如果采取無局放的升壓變將電壓升高到并聯(lián)電抗器的1.8倍額定電壓，由于并聯(lián)電抗器無功容量太大，必須采用大量的無局放并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，這在試驗(yàn)室實(shí)施難度很大。參考高壓電力電纜等高電容性電氣設(shè)備的局放測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，可考慮引入串聯(lián)諧振方法來實(shí)施空心并聯(lián)電抗器的局放測(cè)試，原理圖如圖2所示。

圖2中，電源為無局放的變頻電源，其頻率可在20Hz～400Hz 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，升壓變可采用無局放的干式變，高壓電容也為無局放的高壓并聯(lián)電容。下面舉例說明試驗(yàn)方法：如試品為單相20 000kvar，電壓35kV的高壓空心并聯(lián)電抗器，其電感為0.065H，局放預(yù)加電壓為1.8Ur/√3＝36.4kV，如果設(shè)置諧振頻率為300Hz，此時(shí)需要配置的并聯(lián)電容器電容量為4.33μF，可采用三個(gè)12kV的并聯(lián)電容器串聯(lián)做為一組，若干個(gè)組再并聯(lián)，確保達(dá)到需要的電容量。由于頻率為6倍頻，此時(shí)在空心并聯(lián)電抗器上產(chǎn)生局放預(yù)加電壓的電流為：
I＝1.86 Ir＝0.3Ir＝297A在試驗(yàn)中，需注意在低電壓下進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，將頻率由遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)逐步調(diào)至諧振點(diǎn)，再慢慢升高電壓至并聯(lián)電抗器所需電壓，局放測(cè)試回路與常規(guī)方法相同。