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并聯(lián)電抗器運(yùn)行時(shí)短路的分析

文檔作者：李習(xí)芹, 王士杰, 吳文林文檔來(lái)源：保定天威集團(tuán)保菱變壓器有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月26日
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運(yùn)行維護(hù)
并聯(lián)電抗器運(yùn)行時(shí)短路的分析
李習(xí)芹, 王士杰, 吳文林
（保定天威集團(tuán)保菱變壓器有限公司，河北保定071056）
1 引言
500kV 殼式并聯(lián)電抗器多為戶外、單相、油浸空
心殼式結(jié)構(gòu)，三個(gè)單相電抗器接成星形，再經(jīng)中性點(diǎn)
電抗器接地。筆者對(duì)電抗器抗短路能力及短路對(duì)電
抗器自身有何影響等問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。
2 殼式并聯(lián)電抗器相繞組的結(jié)構(gòu)
殼式并聯(lián)電抗器相繞組由若干線餅疊裝而成，
線餅之間插入成型絕緣件。繞組首端（又稱線端）線
餅對(duì)地的絕緣距離大，末端（又稱中性點(diǎn)）線餅對(duì)地
絕緣距離小， 一般殼式電抗器繞組由兩路并聯(lián)的線
餅組成，如圖1 所示。
3 殼式并聯(lián)電抗器短路的分析
并聯(lián)電抗器外部高壓套管上部接線端子對(duì)地發(fā)
生短路時(shí)，與變壓器有所不同。變壓器一般研究低壓
側(cè)短路，高壓側(cè)加電，低壓側(cè)的短路電流由高壓側(cè)能
量源源不斷的供給， 電流的大小與整個(gè)短路回路的
阻抗大小有關(guān)。并聯(lián)電抗器短路與串聯(lián)電抗器短路
也不同，當(dāng)串聯(lián)電抗器出現(xiàn)首末端短路時(shí)，高壓側(cè)的
線路電壓會(huì)加到串聯(lián)回路的其他設(shè)備上， 使其串聯(lián)
設(shè)備過(guò)電壓而損壞； 而并聯(lián)電抗器的首末端短路是
不需要討論的，如果500kV 的電壓加到一個(gè)中性點(diǎn)
為110kV 等級(jí)的絕緣套管上，將損壞110kV 側(cè)套管
及并聯(lián)電抗器的繞組。
并聯(lián)電抗器外部高壓套管上部接線端子對(duì)地發(fā)
生短路后， 并聯(lián)電抗器首端電網(wǎng)的斷路器QM 在起
始階段沒(méi)斷開(kāi)時(shí)， 流經(jīng)短路支路的電流為穩(wěn)態(tài)和暫
態(tài)電流，但流經(jīng)電抗器的電流僅為暫態(tài)電流，如圖2
所示。隨時(shí)間延長(zhǎng)，斷路器會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，此時(shí)流經(jīng)短
路支路的電流僅為暫態(tài)電流， 流經(jīng)電抗器的電流仍
為暫態(tài)電流，如圖3 所示。
在并聯(lián)電抗器中只有一個(gè)兩路并聯(lián)的繞組，短
路時(shí)，繞組是一個(gè)被短接的過(guò)程，相當(dāng)于一個(gè)電感線
圈的開(kāi)斷狀態(tài)，它是一個(gè)儲(chǔ)能源的放電狀態(tài)，相當(dāng)于
電路上電感線圈的“零輸入響應(yīng)”。其原理圖如圖4
所示。
并聯(lián)電抗器外部高壓套管上部接線端子對(duì)地發(fā)
生短路時(shí)，相當(dāng)于圖4 中由1 狀態(tài)轉(zhuǎn)化為2 狀態(tài)。短
路前相當(dāng)于電抗器正常運(yùn)行狀態(tài)， 此時(shí)電抗器中電
流為額定電流，短路后相當(dāng)于零輸入響應(yīng)。短路后的
電流方程式為：
i＝Iee－t ／τ
式中 Ie———電抗器的額定電流
X(中性點(diǎn)) A(線端)
圖1 電抗器相繞組的結(jié)構(gòu)圖
QM
U0 L
圖2 斷路器斷開(kāi)前
QM
U0 L
圖3 斷路器斷開(kāi)后
＋
－
R0 1 2
U0
＋
－ L UL
i R
圖4 電抗器零輸入響應(yīng)的原理圖
第46 卷第1 期
2009 年1 月TRANSFORMER
Vol．46
January
No．1
2009
第46 卷
τ———R、L 串聯(lián)回路的時(shí)間常數(shù)，τ＝L ／ R
R———回路電阻
L———回路電感
從上式中可以看出，t＝0 時(shí)，e－t ／τ＝1，i＝Ie （Ie
為充
電時(shí)的最大電流值，也是并聯(lián)電抗器的額定電流）。
隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，電流逐漸減小，最后衰減為
零。由圖5 的電流—時(shí)間曲線圖可以明顯看出。
并聯(lián)電抗器正常運(yùn)行時(shí)所儲(chǔ)存的能量為：
P＝ 1
2 Ie
2L
當(dāng)變壓器首端套管發(fā)生短路時(shí)，電抗器開(kāi)始放
電，其放電電流為Ie，且放電電流隨著時(shí)間而逐漸衰
減。因此，并聯(lián)電抗器外部高壓套管上部接線端子
對(duì)地發(fā)生短路時(shí)，電抗器的電動(dòng)機(jī)械力相當(dāng)于電抗
器正常運(yùn)行狀態(tài)。
4 結(jié)論
筆者介紹了當(dāng)并聯(lián)電抗器外部高壓套管上部
接線端子對(duì)地發(fā)生短路時(shí)，相當(dāng)于電感線圈的零輸
入響應(yīng)，即電感線圈的放電過(guò)程，放電的最大電流
為電抗器的額定電流，對(duì)電抗器本身并無(wú)破壞性影
響。但是電抗器的首末端短路是絕對(duì)不允許的，
500kV 電壓會(huì)將末端的110kV 的套管擊穿，同時(shí)損
壞電抗器的繞組，損失慘重。
參考文獻(xiàn)：
[1] 邱關(guān)源． 電路[M]． 北京：高等教育出版社，1989．
[2] 本書(shū)編委會(huì)．電抗器設(shè)計(jì)計(jì)算與管理制度及預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)
準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用手冊(cè)[M]． 北京：北方工業(yè)出版社，2007．
[3] GB10229－1988，電抗器[S]．
Ie
i
0 t
圖5 電流與時(shí)間曲線圖
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天威保變第三臺(tái)換流變壓器一次試驗(yàn)成功
日前， 天威秦變公司為云南－廣東±800kV 直流輸電工
程生產(chǎn)的第三臺(tái)ZZDFPZ－250000／500 換流變壓器一次試
驗(yàn)成功，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。目前，秦變公
司2008 年為云廣±800kV 直流輸電工程承制的三臺(tái)換流變
壓器全部一次試驗(yàn)合格，標(biāo)志著秦變公司已經(jīng)掌握生產(chǎn)換流
變壓器的技術(shù)， 員工將深入學(xué)習(xí)換流變技術(shù)知識(shí)， 為2009
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