怎么测量电抗器电抗值？电抗器还要哪些测试(上)

    摘 要：对干式空心电抗器试验中的电抗值测量、局放测试、雷电冲击试验及损耗测量等几个问题进行了讨论和分析，并提出了可供选择的一些解决方法。 

    一、引 言
    干式空心电抗器也可称为电感线圈，其制作工艺简单、初期投入少，目前国内大部分电工企业具备该产品的生产条件。同时，干式空心电抗器比铁心电抗器产品销售价格低廉，因此是电网补偿、滤波及限流等较为经济、实用的产品，在电力系统中得到了广泛应用。

    但是电抗器的试验对制造企业的要求是较高的，由于电抗器与变压器使用条件不同，大部分电抗器投网后便在额定电压及额定电流下运行，不存在负荷大小的问题，因此要求制造企业必须配备足够容量的试验设备。同时，电抗器功率因数比变压器低，特别是干式空心电抗器，其功率因数更低，这使得损耗测试非常困难，因此要求制造企业配备足够准确度的测试设备。

    二、关于电抗器若干问题的思考
    1、电抗值测量
    1.1 关于三相干式空心电抗器电抗测试时的不平衡问题这种情况只针对三相磁耦合系数不小于5%的电抗器，对于三相“一”字安装、“品”字安装或三相分散安装的磁耦合系数小于5％的电抗器，可以进行单相测量，因此不存在三相不平衡问题。

    在试验室进行相间耦合系数不小于5％的三相空心电抗器电抗测量时，标准要求施加三相对称电压，测量相电流，此时电抗值按下式计算：电抗值=线间所施加电压÷ 实测线电流平均值÷ √3 ；因此该公式实际上是给出了三相电抗器的平均电抗值，对于三相电抗器，标准也规定了其各相的电抗允许偏差。因此，在试验室，需要测试各相电抗值，从而确定三相电抗器的电抗不平衡率。

    由于实际施加的三相电压存在一定的不平衡度（要求不大于2％），因而实际在三相电抗器中的电流也是不平衡的，电流的不平衡会影响相间互感，进而影响各相电抗实测值，这也导致实测的电抗值与产品真实值产生偏差，并且偏差随三相电压的不平衡度增大而更明显。为消除试验室电源存在的上述问题， 三相恒流源是可以考虑的， 三相恒流源能确保三相电抗器的各相电流对称，这样各相间的互感也符合运行时的工况，所测试的各相电抗值能够反应电抗器的真实情况，这样的数据更符合工程上使用。

    1.2 测量电抗器电抗值时需注意的问题
    对于干式空心电抗器，由于其磁化特性为线性，其电抗值是恒定的， 因而可以在较小电流下测试其电抗值。测试时，需注意如下几点：
    （1）电抗器周围尽量不要有其他金属结构件，如有，必须保持与电抗器表面至少2D（空心电抗器绕组外径）的距离。
    （2）测试用的电流互感器不要采用钳形表，互感器外壳最好具有磁屏蔽。
    （3）测试接线需确保沿径向方向布线，一进一出接线在绕组外部汇成一束， 不能形成磁通穿过的回路，示例如图1 所示。

    2、干式空心并联电抗器的局放测试
    JB/T10775-2007《6kV～35kV 级干式并联电抗器技术参数和要求》规定，干式铁心并联电抗器的局放测试可通过对绕组套装模拟铁心而实现（类似干式变压器），局放量不应超过10pC，而目前尚无标准规定干式空心并联电抗器的局放测试要求。

     由于铁心电抗器绕组一般为分段圆筒式， 段间或层间电压梯度大，如内部有气泡和杂质，将对产品质量产生重大不良影响。干式空心电抗器为圆筒式，多根导线在轴向并联绕制，包封内相同高度位置的层间基本等电位，因此绕组匝间的气泡和杂质对产品质量的影响远大于层间气泡和杂质的影响，由于空心并联电抗器一般匝间电压较低，对于制造厂家来说，测试干式空心并联电抗器局放的意义不及铁心并联电抗器，但从严格质量控制的要求上讲，有必要通过局放测试来关注干式空心并联电抗器产品的制造质量。

    干式空心并联电抗器包封内的匝数和包封间的匝数都不相等，而且由于其直径太大、高度非常高，通过常规的套模拟铁心办法不能实施局放测试；如果采取无局放的升压变将电压升高到并联电抗器的1.8倍额定电压，由于并联电抗器无功容量太大，必须采用大量的无局放并联电容器进行补偿，这在试验室实施难度很大。参考高压电力电缆等高电容性电气设备的局放测试经验，可考虑引入串联谐振方法来实施空心并联电抗器的局放测试，原理图如图2所示。

图2中，电源为无局放的变频电源，其频率可在20Hz～400Hz 范围内调节，升压变可采用无局放的干式变，高压电容也为无局放的高压并联电容。下面举例说明试验方法：如试品为单相20 000kvar，电压35kV的高压空心并联电抗器，其电感为0.065H，局放预加电压为1.8Ur/√3＝36.4kV，如果设置谐振频率为300Hz，此时需要配置的并联电容器电容量为4.33μF，可采用三个12kV的并联电容器串联做为一组，若干个组再并联，确保达到需要的电容量。由于频率为6倍频，此时在空心并联电抗器上产生局放预加电压的电流为：
I＝1.86 Ir＝0.3Ir＝297A在试验中，需注意在低电压下进行频率调节，将频率由远离谐振点逐步调至谐振点，再慢慢升高电压至并联电抗器所需电压，局放测试回路与常规方法相同。