日前，由黑龙江电力科学研究院参与研发的10千伏寒地新型干式空心电抗器在黑河市220千伏多宝山变电站挂网运行。
干式空心电抗器是重要的一次设备，影响电网可靠稳定运行。传统干式空心电抗器长期运行后，容易出现环流过热、匝间短路、包封开裂受潮进水等缺陷。这些问题在寒冷地区昼夜大温差的环境下尤为突出。为此，黑龙江电科院联合哈尔滨理工大学成立研发团队，先后完成新型干式空心电抗器电磁结构的优化设计软件开发、产品样机制作、型式试验验证、现场安装调试等工作。
一、概述（YDQC交流耐压机重量轻方便携带）
是在同类产品高压试验变压器的基础上，按试验变压器国家标准ZBK41006—89要求，经改进后生产的一种新型产品，本系列产品具有体积小、重量轻、结构紧凑、功能齐全、使用方便等特点。实用于电力、工矿、科研等部门，对各种高压电气设备、电气元件、绝缘材料进行工频耐压试验和直流泄漏试验，是高压试验中必不可少的仪器。
二、结构（YDQC交流耐压机重量轻方便携带）
铁芯为单框式。线圈采用同芯圆筒多层塔式结构，初级低压绕组绕在铁芯上，次级高压绕组绕在低压绕组外侧，这种同轴布置减少了绕组间的藕合损耗。高压硅堆用特殊工艺封装在套管内，产品的外壳制成与器芯配合较佳的八角形结构，整体外型美观大方。其内外部结构见图1。
1-均压球；2-硅堆短路杆；3-高压套管；4-油阀；5-壳体；6、7-调整电压输入a、x端子；8、9-仪表测量E、F端子；10-高压尾X端子；11-变压器外壳接地端；12-高压输出A端子；13-高压整流硅堆；14-内部均压环；15-变压器铁芯；16-初级低压绕组；17-测量仪表绕组；18-二次级高压绕组；19-变压器油。
三、工作原理（YDQC交流耐压机重量轻方便携带）
为单相变压器，联结组标号II。单台高压试验变压器的工作过程，用交流220V（10KVA以上为380V）电压接入电源控制箱（台），经电源控制箱（台）内自藕调压器（50KVA以上调压器外附）调节0~200V（10KVA以上0~400V）电压至试验变压器的初级绕组，根据电磁感应原理，在试验变压器高压绕组可获得试验所需的高电压。其工作原理图见图2所示。
1、单台工作原理示意图
图2 ：单台工作原理示意图
在试验变压器中：a、x为低压输入端；A、X 为高压输出端；E、F为仪表测量端。
2、单台交直流两用型高压试验变压器工作原理见图3。图中所示：高压套管内装有高压硅堆，串接在高压回路中作高压整流，以获得直流高电压。当用一短路杆将高压硅堆短接时，可获得交流高电压，其状态为交流输出；反之在抽出短路杆时，其状态为直流输出。
3、三台高压试验变压器串激获得更高电压原理见图4，串激高压试验变压器有很大的优越性，因为整个试验装置由多个单台串激式试验变压器组成，单台试验变压器有着体积小、重量轻、便于运输的特点，它既可以串接成高出几倍的单台试验变压器输出电压组合使用，又可以分开单独使用。整套试验装置投资小、经济实惠。图3所示：在三台串激式试验变压器串激使用中，单台试验变压器B1、B2、B3的输出电压都是U，第1、2级的试验变压器内部都有一个激磁绕组，分别为A1、C1 和A2、C2。当控制电压加在第1级试验变压器B1的初级绕组a1、x1上，激磁绕组A1、C1给予试验变压器B2初级绕组供电，第2级试验变压器B2的激磁绕组A2、C2给试验变压器B3的初级绕组供电。由于第1级试验变压器B1的高压尾及壳体接地，第2、3级的试验变压器B2和B3对地有绝缘支架的隔离，这样试验变压器B1、B2、B3对地输出电压分别为1U、2U、3U。
图3：三台高压试验变压器串激工作原理示意图
B1、B2、B3- 串激式高压变压器；1U、2U、3U-各级对地电压；
PV- 高压示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-绝缘支架。
四、使用方法及注意事项（YDQC交流耐压机重量轻方便携带）
1.做工频耐压试验使用接线方法见图5。做工频耐压试验前，先根据试验变压器的额定容量选择好限流电阻，(水电阻)的阻值，再根据被试品需加的高压电压值调整好放电球隙的球间距，为了提高对被试品施加电压的测量精度，应在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压。
图4：工频耐压试验使用接线原理示意图
R1、R2- 限流电阻； Qx- 放电球隙； Zx- 被试品；
FRC- 阻容分压器； V- 分压器高压表。
按照图4、结合图2所进行的工频耐压试验接好工作线路，试验变压器的高压绕阻的X端（高压尾）、仪表测量绕组的F端、试验变压器的外壳以及电源控制箱（台）的外壳必须可靠接地。
用三台试验变压器串激做工频耐压试验时、第2、3级试验变压器的初级绕组X端，仪表测量绕组的F端，以及高压绕组的X端（高压尾）均接本级试验变压器的外壳，第2、3级试验变压器的主体必须放置在绝缘支架上。除第1级以外、第2、3级试验变压器的主体不要接地线。其接线方式见图3所示。
接电源前，电源控制箱（台）的调压器必须调到零位。接通电源后，绿色指示灯亮，按一下启动按钮，红色指示灯亮，表示试验变压器已接通控制电源，开始升压。
从零位开始按顺时针方向匀速旋转调压器手轮升压。（升压方式有：快速升压法，即20S逐级升压法，慢速升压法，即60S逐级升压法，极慢速升压法供选用）电压从零开始按选定的升压速度升到您所需额定试验电压的75%后，再以每秒2%额定试验电压的速度升到您所需试验电压，并密切注意测量仪表的指示以及被试品的情况，被试品施加电压的时间到后。应在数秒内匀速将调压器返回，高压降至1/3试验电压以下，按一下停止按钮，高压、低压输出停止，然后切断电源线，试验完毕。
五、注意事项（YDQC交流耐压机重量轻方便携带）
1、试验人员应做好责任分工,设定好试验现场的可靠距离,仔细检查好被试品及试验变压器的接地情况,并设有专人监护**及观察被试品状态工作。
2、被试品主要部位应清理干净，保持优良干燥，以免损坏被试品和带来试验数值的误差。
3、对大型设备的试验，一般都应先进行试验变压器的空升试验，即不接试品时升压至试验电压，以便校对好仪表的指示精度，调整好放电球隙的球间距。
4、做耐压试验时升压速度不能过快，并防止突然加压，例如调压器不在零位的突然合闸，也不能突然断电，一般应在调压器降至零位时分闸。
5、在升压或耐压试验过程中，如发现下列不正常情况，1 电压、电流表指针摆动很大，2 被试品发出不正常响声，3 发现绝缘有烧焦或冒烟现象，应立即降压，切断电源，停止试验并查明原因。
据了解，10千伏新型干式空心电抗器采用了弱化包封绝缘、增加匝间绝缘的设计方式，降低了寒冷地区大温差下材料热膨胀系数不同引起的包封绝缘材料与导线脱黏的风险。研发团队还在包封绝缘材料中增加了丁腈橡胶粉体材料，增强包封绝缘材料的韧性。绝缘结构与绝缘材料的双重优化，使新型电抗器更适用于寒冷地区。10千伏新型干式空心电抗器还采用了优化设计方法和全新的电磁结构，应用电磁设计软件和新工艺，解决了传统电抗器分数匝环流、包封开裂等问题。
与传统干式空心电抗器相比，10千伏新型干式空心电抗器体积减小了54%，温升降低了32%，制造成本降低了15%。黑龙江电科院将根据新型电抗器运行情况调整优化设备参数。
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