怎么測量電抗器電抗值？電抗器還要哪些測試(上)

    摘 要：對干式空心電抗器試驗中的電抗值測量、局放測試、雷電沖擊試驗及損耗測量等幾個問題進行了討論和分析，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，其制作工藝簡單、初期投入少，目前國內(nèi)大部分電工企業(yè)具備該產(chǎn)品的生產(chǎn)條件。同時，干式空心電抗器比鐵心電抗器產(chǎn)品銷售價格低廉，因此是電網(wǎng)補償、濾波及限流等較為經(jīng)濟、實用的產(chǎn)品，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

    但是電抗器的試驗對制造企業(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行，不存在負荷大小的問題，因此要求制造企業(yè)必須配備足夠容量的試驗設(shè)備。同時，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，這使得損耗測試非常困難，因此要求制造企業(yè)配備足夠準確度的測試設(shè)備。

    二、關(guān)于電抗器若干問題的思考
    1、電抗值測量
    1.1 關(guān)于三相干式空心電抗器電抗測試時的不平衡問題這種情況只針對三相磁耦合系數(shù)不小于5%的電抗器，對于三相“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，可以進行單相測量，因此不存在三相不平衡問題。

    在試驗室進行相間耦合系數(shù)不小于5％的三相空心電抗器電抗測量時，標準要求施加三相對稱電壓，測量相電流，此時電抗值按下式計算：電抗值=線間所施加電壓÷ 實測線電流平均值÷ √3 ；因此該公式實際上是給出了三相電抗器的平均電抗值，對于三相電抗器，標準也規(guī)定了其各相的電抗允許偏差。因此，在試驗室，需要測試各相電抗值，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％），因而實際在三相電抗器中的電流也是不平衡的，電流的不平衡會影響相間互感，進而影響各相電抗實測值，這也導(dǎo)致實測的電抗值與產(chǎn)品真實值產(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稱，這樣各相間的互感也符合運行時的工況，所測試的各相電抗值能夠反應(yīng)電抗器的真實情況，這樣的數(shù)據(jù)更符合工程上使用。

    1.2 測量電抗器電抗值時需注意的問題
    對于干式空心電抗器，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試其電抗值。測試時，需注意如下幾點：
    （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）測試接線需確保沿徑向方向布線，一進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)電抗器的局放測試
    JB/T10775-2007《6kV～35kV 級干式并聯(lián)電抗器技術(shù)參數(shù)和要求》規(guī)定，干式鐵心并聯(lián)電抗器的局放測試可通過對繞組套裝模擬鐵心而實現(xiàn)（類似干式變壓器），局放量不應(yīng)超過10pC，而目前尚無標準規(guī)定干式空心并聯(lián)電抗器的局放測試要求。

     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)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響遠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，對于制造廠家來說，測試干式空心并聯(lián)電抗器局放的意義不及鐵心并聯(lián)電抗器，但從嚴格質(zhì)量控制的要求上講，有必要通過局放測試來關(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施局放測試；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)電容器進行補償，這在試驗室實施難度很大。參考高壓電力電纜等高電容性電氣設(shè)備的局放測試經(jīng)驗，可考慮引入串聯(lián)諧振方法來實施空心并聯(lián)電抗器的局放測試，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，此時需要配置的并聯(lián)電容器電容量為4.33μF，可采用三個12kV的并聯(lián)電容器串聯(lián)做為一組，若干個組再并聯(lián)，確保達到需要的電容量。由于頻率為6倍頻，此時在空心并聯(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在試驗中，需注意在低電壓下進行頻率調(diào)節(jié)，將頻率由遠離諧振點逐步調(diào)至諧振點，再慢慢升高電壓至并聯(lián)電抗器所需電壓，局放測試回路與常規(guī)方法相同。