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并聯(lián)電抗器運行時短路的分析

文檔作者：李習(xí)芹, 王士杰, 吳文林文檔來源：保定天威集團保菱變壓器有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月26日
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并聯(lián)電抗器運行時短路的分析
李習(xí)芹, 王士杰, 吳文林
（保定天威集團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)，三個單相電抗器接成星形，再經(jīng)中性點
電抗器接地。筆者對電抗器抗短路能力及短路對電
抗器自身有何影響等問題進行了簡要的分析。
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
餅對地的絕緣距離大，末端（又稱中性點）線餅對地
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地發(fā)
生短路時，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，當串聯(lián)電抗器出現(xiàn)首末端短路時，高壓側(cè)的
線路電壓會加到串聯(lián)回路的其他設(shè)備上， 使其串聯(lián)
設(shè)備過電壓而損壞； 而并聯(lián)電抗器的首末端短路是
不需要討論的，如果500kV 的電壓加到一個中性點
為110kV 等級的絕緣套管上，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
始階段沒斷開時， 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。隨時間延長，斷路器會自動斷開，此時流經(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)電抗器中只有一個兩路并聯(lián)的繞組，短
路時，繞組是一個被短接的過程，相當于一個電感線
圈的開斷狀態(tài)，它是一個儲能源的放電狀態(tài)，相當于
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地發(fā)
生短路時，相當于圖4 中由1 狀態(tài)轉(zhuǎn)化為2 狀態(tài)。短
路前相當于電抗器正常運行狀態(tài)， 此時電抗器中電
流為額定電流，短路后相當于零輸入響應(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) A(線端)
圖1 電抗器相繞組的結(jié)構(gòu)圖
QM
U0 L
圖2 斷路器斷開前
QM
U0 L
圖3 斷路器斷開后
＋
－
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，e－t ／τ＝1，i＝Ie （Ie
為充
電時的最大電流值，也是并聯(lián)電抗器的額定電流）。
隨著時間的延長，電流逐漸減小，最后衰減為
零。由圖5 的電流—時間曲線圖可以明顯看出。
并聯(lián)電抗器正常運行時所儲存的能量為：
P＝ 1
2 Ie
2L
當變壓器首端套管發(fā)生短路時，電抗器開始放
電，其放電電流為Ie，且放電電流隨著時間而逐漸衰
減。因此，并聯(lián)電抗器外部高壓套管上部接線端子
對地發(fā)生短路時，電抗器的電動機械力相當于電抗
器正常運行狀態(tài)。
4 結(jié)論
筆者介紹了當并聯(lián)電抗器外部高壓套管上部
接線端子對地發(fā)生短路時，相當于電感線圈的零輸
入響應(yīng)，即電感線圈的放電過程，放電的最大電流
為電抗器的額定電流，對電抗器本身并無破壞性影
響。但是電抗器的首末端短路是絕對不允許的，
500kV 電壓會將末端的110kV 的套管擊穿，同時損
壞電抗器的繞組，損失慘重。
參考文獻：
[1] 邱關(guān)源． 電路[M]． 北京：高等教育出版社，1989．
[2] 本書編委會．電抗器設(shè)計計算與管理制度及預(yù)防性試驗標
準規(guī)范實用手冊[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 電流與時間曲線圖
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程生產(chǎn)的第三臺ZZDFPZ－250000／500 換流變壓器一次試
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壓器全部一次試驗合格，標志著秦變公司已經(jīng)掌握生產(chǎn)換流
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年將要生產(chǎn)的9 臺換流變壓器打下堅實的基礎(chǔ)。
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