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并联电抗器运行时短路的分析

文档作者：李习芹, 王士杰, 吴文林文档来源：保定天威集团保菱变压器有限公司		点击数：	更新时间： 2024年07月26日
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并联电抗器运行时短路的分析
李习芹, 王士杰, 吴文林
（保定天威集团保菱变压器有限公司，河北保定071056）
1 引言
500kV 壳式并联电抗器多为户外、单相、油浸空
心壳式结构，三个单相电抗器接成星形，再经中性点
电抗器接地。笔者对电抗器抗短路能力及短路对电
抗器自身有何影响等问题进行了简要的分析。
2 壳式并联电抗器相绕组的结构
壳式并联电抗器相绕组由若干线饼叠装而成，
线饼之间插入成型绝缘件。绕组首端（又称线端）线
饼对地的绝缘距离大，末端（又称中性点）线饼对地
绝缘距离小， 一般壳式电抗器绕组由两路并联的线
饼组成，如图1 所示。
3 壳式并联电抗器短路的分析
并联电抗器外部高压套管上部接线端子对地发
生短路时，与变压器有所不同。变压器一般研究低压
侧短路，高压侧加电，低压侧的短路电流由高压侧能
量源源不断的供给， 电流的大小与整个短路回路的
阻抗大小有关。并联电抗器短路与串联电抗器短路
也不同，当串联电抗器出现首末端短路时，高压侧的
线路电压会加到串联回路的其他设备上， 使其串联
设备过电压而损坏； 而并联电抗器的首末端短路是
不需要讨论的，如果500kV 的电压加到一个中性点
为110kV 等级的绝缘套管上，将损坏110kV 侧套管
及并联电抗器的绕组。
并联电抗器外部高压套管上部接线端子对地发
生短路后， 并联电抗器首端电网的断路器QM 在起
始阶段没断开时， 流经短路支路的电流为稳态和暂
态电流，但流经电抗器的电流仅为暂态电流，如图2
所示。随时间延长，断路器会自动断开，此时流经短
路支路的电流仅为暂态电流， 流经电抗器的电流仍
为暂态电流，如图3 所示。
在并联电抗器中只有一个两路并联的绕组，短
路时，绕组是一个被短接的过程，相当于一个电感线
圈的开断状态，它是一个储能源的放电状态，相当于
电路上电感线圈的“零输入响应”。其原理图如图4
所示。
并联电抗器外部高压套管上部接线端子对地发
生短路时，相当于图4 中由1 状态转化为2 状态。短
路前相当于电抗器正常运行状态， 此时电抗器中电
流为额定电流，短路后相当于零输入响应。短路后的
电流方程式为：
i＝Iee－t ／τ
式中 Ie———电抗器的额定电流
X(中性点) A(线端)
图1 电抗器相绕组的结构图
QM
U0 L
图2 断路器断开前
QM
U0 L
图3 断路器断开后
＋
－
R0 1 2
U0
＋
－ L UL
i R
图4 电抗器零输入响应的原理图
第46 卷第1 期
2009 年1 月TRANSFORMER
Vol．46
January
No．1
2009
第46 卷
τ———R、L 串联回路的时间常数，τ＝L ／ R
R———回路电阻
L———回路电感
从上式中可以看出，t＝0 时，e－t ／τ＝1，i＝Ie （Ie
为充
电时的最大电流值，也是并联电抗器的额定电流）。
随着时间的延长，电流逐渐减小，最后衰减为
零。由图5 的电流—时间曲线图可以明显看出。
并联电抗器正常运行时所储存的能量为：
P＝ 1
2 Ie
2L
当变压器首端套管发生短路时，电抗器开始放
电，其放电电流为Ie，且放电电流随着时间而逐渐衰
减。因此，并联电抗器外部高压套管上部接线端子
对地发生短路时，电抗器的电动机械力相当于电抗
器正常运行状态。
4 结论
笔者介绍了当并联电抗器外部高压套管上部
接线端子对地发生短路时，相当于电感线圈的零输
入响应，即电感线圈的放电过程，放电的最大电流
为电抗器的额定电流，对电抗器本身并无破坏性影
响。但是电抗器的首末端短路是绝对不允许的，
500kV 电压会将末端的110kV 的套管击穿，同时损
坏电抗器的绕组，损失惨重。
参考文献：
[1] 邱关源． 电路[M]． 北京：高等教育出版社，1989．
[2] 本书编委会．电抗器设计计算与管理制度及预防性试验标
准规范实用手册[M]． 北京：北方工业出版社，2007．
[3] GB10229－1988，电抗器[S]．
Ie
i
0 t
图5 电流与时间曲线图
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别、籍贯、单位名称、职务、职称、从事的主要工作。论文如
为基金项目，请在文章首页底脚处注明基金项目来源及编
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（5）文中插图线条应均匀，主、辅线粗细比例为2∶1。
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传真：（024）23929376
电子邮件：sti－tp＠vip．tom．com sti－tp＠tom．com
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日前， 天威秦变公司为云南－广东±800kV 直流输电工
程生产的第三台ZZDFPZ－250000／500 换流变压器一次试
验成功，各项技术性能指标达到国际先进水平。目前，秦变公
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变压器的技术， 员工将深入学习换流变技术betway必威官方网站
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年将要生产的9 台换流变压器打下坚实的基础。
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