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GB 1094.6-2011 电力变压器 第6部分：电抗器.pdf

如果有一个交流电流叠加到直流上，增量电感定义如下：

式中X.c.是在直流电流Ia.。下用测得的交流电压和交流电流导出的电抗。在较低的频率f..下 电阻部分可以忽略。 从电抗导出的电感定义为

GB／T 38634.2-2020 系统与软件工程 软件测试 第2部分：测试过程.pdf人电抗导出的电感定义为

式中X是用电压和电流方均根值导出的电抗值， 注：在国际电工委员会词典(IEV)中，电感是以磁链与电流的关系来定义的

.............................( C. 3)

对具有非线性或饱和磁化特性的电抗器，该电感的定义有局限性，本部分中不采用

施加电压中的谐波和电抗器的非线性特性，都会引起电流中的谐波。当磁链与电流不是线性关系 时，纯正弦电压下的电流中就产生谐波。如果铁心的磁化特性已知，就能计算出电流中产生的谐波 分量。 通常对线性电抗器，没有必要测量或计算谐波含量。 有时，准确地测量谐波电流是很困难的，因为谐波电流本身可引起施加电压的畸变。如果实际测量 很难保证准确时，可采用磁化特性来计算谐波含量做为测量的替代方法

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总的谐波畸变率THD定义为谐波的方均根值与基波方均根值的关系。某个电流的THD.就可 以按照下式计算出来

Irms HD: （C.4) I rms fundamental THD: Zi (C.5

稳定状态下，电抗器上的电压与流过电抗器的电流有近90°的相移。电压为峰值时电流过零。电 抗器接到系统后，有一个暂态条件，会产生一个涌人电流，其峰值高于额定电流的峰值，涌入电流的峰值 取决于频率及电抗器接入系统时电压的相位。 最坏的情况发生于电抗器接入时，电压正好过零。这样产生的磁链是稳态的两倍。对具有线性磁 化特性的电抗器来说，涌人电流的峰值约为两倍的稳态电流峰值。 对具有非线性磁化特性的电抗器来说，涌入电流的峰值可能大于稳态电流峰值的两倍。涌人电流 水平可以从磁化特性导出。 涌人电流现象与变压器的相同，但峰值电流与额定电流的比值较低。剩磁效应对电抗器涌入电流 没有影响。 假定电力系统只有很小的电阻分量，电抗器绕组的损耗决定了涌入电流的阻尼

由于磁链不能直接测量，因此必须使用间接法来测量磁化特性。当施加幅值足以使电抗器饱和的 交流电压至少一个周期后，就可以用测得的电压和电流的瞬时值计算出磁化特性。如果要求特性测量 的电流高于最大运行电流，就应使用不使电抗器过载的方法，例如采用C.7.1的直流法，高于标称电流 的磁化特性就可以估算出来了。

用直流给电抗器充电（高于标称峰值电流） 后将电抗器短路，记录衰减电流和时间（图C.2中开关2闭合，开关1和3打开）。利用衰减电流，磁化 特性（磁链与电流的关系）可用下面公式计算出来： 电抗器短路时（如图C.3所示U.=U），使用下列公式：

RXi(t)= dy(t) La X di(t) dt dt

式中：R为已知的整个回路的电阻（绕组十连接导线十分流器）。用测得的（t)，可算出电流 di(t)/dt。 这意味着蚁）可计算如下

式中：R为已知的整个回路 di(t)/dt。 这意味着i)可计算如下

d=如一=i) di(t) .............................

在t=0时（开关2闭合），起始电流和磁通是i和。磁链从初始值（起始、未知）到出（在公式 C7中)记为磁链。在无穷的时间，电抗器的磁链和电流双双为零，这意味着（t=o）=。

安C.7.1测量磁化特性自

图C.3电抗器短路等效电路

i(t) =常数= a

测量停止后，剩余的磁链就可用最后测量的电流i和计算的d/di下降到i=0的数值通过外 算出，或更简单地用下面公式得出

然后就可以建立山并计算业）

用下面方法通过用直流对电抗器充放电来测量及计算电抗器的磁化特性： 1）电抗器充电应越快越好，以免由于温升影响使电阻产生变化。给电抗器充电时就可以开始测 量电流。当电流开始指数衰减时，电流测量可以停止（公式C.8）。这样做的好处是避免低电 流时的大比例的误差。图C.4a)和图C.4b)表示了个测量结果

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a）充电、放电电流图

图C.4电抗器直流充电、放电电流测量曲线

2）应对测量的信号进行数字滤波，因为记录电流的随机变化会导致在计算电流的导数di（t)/d 时出现错误。 用记录下并经数字滤波的电流，可以计算出时间常数t（公式C.8）。 用时间常数是定值的任何电流，能够计算出这个电流下的磁链（公式C.9）。 因为(t)/（di/dt)和电阻R是已知的，磁链可以从放电开始到达到一个低电流进行积分（公式 C.7）。总的磁通变化是积分值加低电流讠下的剩余磁通，见图C.5说明。测量得到的磁化特 性见图C.6。

从磁化特性，就能够计算其他几个相关的关系

5放电阶段的磁通计算（见公式C.7和公式C

D. 1. 1 名词术语

SIWL：电抗器操作冲击耐受水平 LIWL：电抗器全波雷电冲击耐受水平 LICWL=1.1XLIWL：电抗器截波雷电冲击耐受水平 SIPL：接到电抗器端子上的避雷器操作冲击保护水平 LIPL：接到电抗器端子上的避雷器雷电冲击保护水平

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（资料性附录） 并联电抗器操作及特殊应用的资料

时，电抗器上没有严格的过电压产生，用避雷器保护是充分的。然而对双回路线路，当电抗器和线间电 容形成自然谐振时，用隔离开关将电抗器切断，就可能有问题

D.2带有载分接开关（OLTC)的电抗器

带OLTC的电抗器可以按照线路或电网负载的条件来调节无功补偿。在轻负载时（如：夜 用最大无功补偿即分接匝数最少；在满负载时（如：白天），电抗器分接匝数最大。典型的分接范 无功功率从100%减少到50%。应针对零功率因数操作，选择特殊的OLTC。还应考虑OLTQ 操作次数。

D.3接到变压器第三绕组的并联电抗器

并联电抗器经常接到电力变压器的第三绕组上，为更高电压的系统提供无功补偿。通常，这些电抗 器的星形联结中性点不接地。 并联电抗器接到变压器上，有两种可能的方法： 通过断路器将并联电抗器的端子接到变压器的第三绕组上。电抗器的端子可用避雷器保护以 限制断开时的过电压（可参见附录D.1）。 b 通过隔离开关将电抗器端子接到变压器的第三绕组上，在电抗器的三相绕组的中性点端用断 路器。用断路器接成星形联结的中性点时，电抗器就接到了变压器上。通常不需要限制过电 压的避雷器。隔离开关在断路器开路后，隔离开电抗器。 为了避免断开变压器时变压器高压侧过电压，先断开电抗器，然后从电网断开变压器是很有用的， 但这个操作顺序在清除故障时是不可能的。设计变压器过电压保护时应该考虑到这些情况（见ELEC TRANo.138.1991年），

并联电抗器用于带有单相自动重合闸系统的电

接到具有有效中性点接地的线路或电网的并联电抗器，其电抗器中性点通常接地。在某些情况下 输电系统线路上装有单相自动重合闸装置，它可能是控制单相接地故障的二次电弧电流以及暂态恢复 电压优选办法。这可以通过在并联电抗器中性点与地之间增加一个中性点接地电抗器来实现或在断开 接地的中性点与地之间安装具有适当额定值的避雷器保护来实现。两种方法都需要较高的并联电抗器 中性点绝缘水平以满足不平衡条件下的暂态过电压要求。 更多资料见： E.W.Kimbark 用并联电抗器抑制单极开关操作超高压线路的接地故障电弧消弧，IEEE传输利 分配，1964年3月

相间互感影响有效阻抗和有功功率的基本原理

附录E （资料性附录） 三相电抗器的互电抗、耦合系数和有效阻抗

对于三相铁心电抗器或相间距离比较近的空心电抗器三相组，由于相间磁耦合的存在，各相等效阻 抗不仅决定于各相自感La、Lb、L。和交流电阻R，、Rb、R。，还受其他相的电流幅值及相位影响。根据图 E.1所示等效电路，可以推导出以下结果

1有相间磁耦合的三相电抗器通用电路模型

可见，涉及到有效电感、有效电抗的定义、额定值以及测试时，应首先明确系统条件，确定有效电感、 有效电抗试验电流的相序，尤其是要明确有无零序电流的存在。否则，电感、电抗测试结果未必等于运 行中所呈现的有效参数。 如果系统中性点不接地，那么通过限流电抗器、并联电容器组用阻尼电抗器的非对称短路故障电流 合闸涌流以及谐波电流中不含零序分量。有效电抗和有效电感的测试电流显然可以是三相正序电流。 用于中性点有效接地的系统时，滤波电抗器、并联电容器组用阻尼电抗器中的3次、6次、9次等谐 波电流以零序分量为主，合闸涌流中也能够分解出很大的零序分量，对这些零序电流所呈现的电感明显 小于对其他正序和负序电流的电感（见下文），除非将相间互感设计为零。 立式叠装空心限流电抗器三相组以及三相间隙铁心电抗器在零序电流的有效电抗小于正序电抗和 负序电抗，这使中性点接地系统限流电抗器电抗保证值和测试条件有两种选择，即单相阻抗和三相阻 抗。单相阻抗是单相励磁条件下的阻抗，不受互感影响，因而其阻抗值大于零序阻抗但小于三相阻抗。 如果要保证三相阻抗符合要求，单相阻抗往往有较大偏差。并且，对于立式叠装空心电抗器，各相阻抗 因考虑互感影响而调整自感，结果造成客相自感或单相阻抗不够均匀。其最终结果是，不同相的线路出 现单相接地故障时，短路电流水平不同。为此，对使用于中性点接地系统的三相限流电抗器，应规定单 相阻抗和三相阻抗两个指标，当用于中性点不接地系统或经高阻抗接地系统时，单相阻抗的规定和测试 不是必要的。 对于既要考虑零序电流又需要考虑正、负序电流的电抗器，考虑到零序有效电感与正序、负序等效 电感之间可能出现较大差异，最好不采用具有相间磁耦合的三相电抗器（组），受场地限制不得不采取立 式叠装布置时，用户可规定互感或磁耦合系数的上限，并根据互感和电流相序分别计算各种相序有效电 抗或有效电感。对于这样的电抗器，制造方进行例行试验时应测试相间磁耦合系数，并标出正负极性。 当各相电流的相位既不相同也非相反时，相间互感电势还在很大程度上对阻抗中的电阻分量产生 干扰。最典型的情况是，相邻两相之间的相位差为120°，这时，如果各相电流幅值相等，则某一相将以 互感电抗的86.6%增大或减小相邻相有效阻抗中的电阻分量。这种干扰使得各相电抗器从电源吸取 的有功功率开不等于该相电抗器的实际损耗，见表E.2、表E.4。 对于既要考虑零序电流又需要考虑正、负序电流的滤波电抗器，因三相励磁条件下各相电抗器损耗 和Q值与电流相序有关，建议用户根据自感、互感和各相单相励磁时的交流等效电阻以及实际应用中 各频率电流的相序分别计算电抗器对于不同电流所呈现的交流有效电阻，

E.2相间的均匀磁耦合

本章主要适用于星形联结的并联电抗器 具有均匀相间磁耦合的三相电抗器的磁性能，可用图E.2的等效图来表示：

日E.2包含相间磁耦合的三相电抗器等效图

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零序电抗X。、互电抗Xm以及下面用到的单相励磁时的电抗Xsinglephase用与额定电抗X,（X，是电抗 器的正序阻抗)的相对值表示。类似的，在一个端子与中性点之间进行单相励磁时，在上、下轭间通过空 气及油箱的磁通Φyoke以及通过非励磁相绕组的磁通Φreturn也用以X，代表的绕组中磁链的相对值表示 电抗和磁通的大小取决于磁路的设计。表E.1给出耦合值的百分比，这些数据是从不同类型的并联电 抗器的测量值中取出的。标么值公式重新计算如下：

注：互电抗Tm总是负值。

表E.1均匀磁耦合电抗器的电抗和磁通比

数值取决于单相试验时施加的电压。由于箱壁上的磁屏蔽饱和导致电流增加，磁耦合值（电抗）随着电流增 加而减小。给出值是在电流接近额定值时测得的。

所谓均匀磁耦合，是指各相间互感相等或基本相等，例如表E.1所列三种结构。在这种情况下，在 各相自感相等的条件下有效电抗可以保证基本平衡而不需要分别调整各相自感数值。但实际上，由于 制造偏差的存在，互感与互感之间绝对相等是不可能的，这种偏差虽然不至于破坏有效电抗的平衡性， 但仍然会严重影响有效阻抗中的电阻分量，使得电抗器三相励磁条件下的各相损耗测量值（即由该相电 抗器所连接的电源向三相电抗器输入的有功功率）偏离该相电抗器的实际损耗。作为示例，表E.2给 出了三相三柱式间隙铁心电抗器在以三相正序电流励磁时各相的有功功率构成情况。

间隙铁心电抗器在正序电流励磁时从电源吸取目

GB/T 1094.6—201

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立式叠装空心电抗器在三相正序电流励磁时从电源吸取的有功功率见表E.41。

立式叠装空心电抗器三相正序电流励磁时从电

由表E.4可以看出，对于三相立式叠装空心电抗器，以三相正序电流励磁时，C相电抗器从C相电 源吸取的有功功率总是大于该相电抗器的实际损耗，而A相电抗器从A相电源吸取的有功功率总是 小于自身损耗，当磁耦合系数足够大或电抗器损耗足够小时，A相电源输出的功率可出现负值。若以 此测量值确定电抗器的品质因数Q，将出现负Q值的情况，不能满足Q值大于某一下限的技术要求。 空心电抗器的损耗测量是检查和评估电抗器品质的重要手段。为准确反映绕组质量，电阻性损耗 和主要是由涡流损耗构成的附加损耗通常都要修正到指定的参考温度下。在单相损耗测量值为负数或 零时，温度修正难以进行，从而无法判断该相电抗器品质。为此，由三台单相空心电抗器组成的立式叠 装三相组的损耗测量，最好是在单相励磁下进行。

F.1例行试验和型式试验方法

附录F （资料性附录） 间隙铁心和磁屏蔽空心电抗器损耗的温度校正

损耗在环境温度下测量。I"R损耗按照GB1094.1给出的方法重新计算。附加损耗认为不受温度 影响。 例如：

损耗在环境温度下以及在温升试验稳定状态时测量。基于这两个测量，可以得出温度系数。 例如： 温升试验时对与F.1相同电抗器做的测量：

耗值的规定值 环境温度下对第二个相同装置的测量（例行试验）

图G.1匝间过电压试验电路和波形实例

图G.1匝间过电压试验电路和波形实例

短路试验时，非对称电流通常在10个周期内衰减为零。在故障的初始阶段，非对称电流峰值会在 电抗器上产生最大的机械力，而长时间的对称故障电流使电抗器承受高温，同时受机械力作用。 当规定短路试验冲击的次数以及每次冲击的持续时间时，应考虑某些电力系统的操作因素： 当规定机械短路试验时的峰值冲击的次数时，就应考虑允许的自动重合闸次数，如1、2或3： 机械短路试验每次冲击的持 装置的实际情况

H.2干式电抗器短路试验时的布置、母线连接和验收导则

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附录 （资料性附录） 电阻器—性能、参数和试验

本附录拟作为连接到第11章所述消弧线圈二次侧的单相电阻器的导则。 注1：本附录也可以做为用于配电网单独使用的电阻器的导则。 通常西藏仓都荣周乡堤防工程，电阻器设计用于在系统接地故障时短时运行，目的是增加接地故障电流中的电阻分量，以改 善接地故障保护装置运行的可靠性。 一般要求电阻器通过电流的时间明显小于消弧线圈通过电流的时间。电流持续时间或负载周期由 接地故障保护系统控制。 电阻器的设计由电流持续时间或负载周期以及阻值和电流幅值决定。因而，正确的规定电流持续 时间和负载周期是很重要的。 注2.电阻器可用于减小系统单相线对地故障时的时间常数

下列参数由用户规定： 额定电阻： 额定电流或额定电压持续时问下电阻值的最大增量（如果有要求）； 额定电流或电压，由于电阻随温度变化，所以额定电流或电压取决于应用情况以及电压或电流 是否是常数： 额定电流或电压持续时间及负载周期（电流或电压的最大持续时间，连续作用的次数，连续两

下列参数由用户规定： 额定电阻； 额定电流或额定电压持续时问下电阻值的最大增量（如果有要求）； 额定电流或电压，由于电阻随温度变化，所以额定电流或电压取决于应用情况以及电压或电流 是否是常数： 额定电流或电压持续时间及负载周期（电流或电压的最太持续时间，连续作用的次数，连续两

次间的最小时间间隔）； 电阻上施加的最大持续电压或电流（如果有要求）； 电阻端子与地间的绝缘水平，通常规定外施耐压试验水平； 安装方式（户内或户外）； 空气绝缘电阻器的IP代码（IP代码一如IEC60529规定的外壳防护等级）； 绝缘方式（空气绝缘、液浸式）； 电阻带电元件允许的最高温升。如果用户没有规定，制造方应公布这个值。

建议进行下列试验： a 例行试验： 环境温度下的电阻测量； 外施耐压试验（确认电阻器和外壳或油箱间的绝缘水平）。 b） 型式试验： 温升试验（确认温升和阻值增量（如果需要））。用额定电流或额定电压持续时间下的额定 电流或额定电压确认电阻器的温升。试验时电压或电流（规定的）应保持近似常量。除非 另有规定，否则应测量最热元件的温度。试验后，应确认绝缘及其他元件没有被损坏。试 验期间应监测电阻值。 c）特殊试验： 雷电冲击试验（对于U.>1kV的直接接到系统的电阻器）； 确认外壳的IP代码

铭牌上应有下列内容 一户内或户外应用； 制造方名称； 一出厂序号； 一制造年月； 环境温度下额定电阻； 额定电流或额定电压； 额定电流或额定电压持续时间及相关负载周期（如果适用）； 最大持续电压或电流（如果适用）； IP代码（对空气绝缘电阻器）； 电阻器元件最大允许温升（对空气绝缘电阻器）； 总质量DB32／T 3617-2019标准下载，

℃时的偏差为士10%。要求偏差更低时，可由