哈尔滨理工大学能源动力硕士学位论文
油浸式铁心电抗器开断过电压及其分布特性研究
摘要
油浸式铁心电抗器具有无电磁污染、占地面积小等优点，被广泛应用于电
力系统中。近年来，断路器开断电抗器产生过电压进而导致电抗器的匝间绝缘
事故频发。但目前关于油浸式铁心电抗器开断过电压的相关研究鲜有报道。本
文主要针对油浸式铁心电抗器的开断过电压变化规律及电抗器轴向绕组的电压、
电位分布特性展开研究。
首先，基于BKD-60000/500型油浸式铁心并联电抗器的结构参数，通过饼
式绕组的计算公式，获得电抗器工频表征参数。搭建试验平台，测定铁心频率
特性曲线，研究油浸式铁心电抗器的表征参数随电压、频率的变化规律并对函
数进行拟合。
SF
其次，分析断路器的截流特性及复燃特性，推导过电压表达式并总结
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SF
其影响因素。模拟断路器触头的“复燃-熄灭”工作机制，建立断路器仿真
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模型。确定开断过电压主频率，计算该频率下的电抗器表征参数，建立油浸式
铁心电抗器仿真模型。
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随后，搭建断路器开断油浸式铁心电抗器三相仿真电路，通过改变
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断路器的截流值和动作时差，观察电抗器开断过电压的变化情况并分析在不同
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电流过零点时的开断过电压生成原因。研究断路器开断油浸式铁心电抗器
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的过程中，截流过电压、复燃过电压随截流值和动作时差的变化规律。
SF
最后，简化电抗器分布式等值电路，计算电抗器分布参数并搭建断路
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器开断油浸式铁心电抗器分布参数仿真电路。选取整体仿真过电压数值最大时
刻，获得插入内屏蔽式绕组的工频电压、截流过电压、复燃过电压、雷电过电
压的分布情况并与连续式绕组进行对比，总结两种绕组形式的电压分布最大值
及所发生的位置。对插入内屏蔽式绕组结构进行优化设计，降低过电压分布最
大值并验证。
研究结果表明，开断过电压与断路器的截流值和动作时差有关。其中截流
值与开断过电压的关系：截流过电压随截流值的增大而增大，复燃过电压与截
流值无关。动作时差相同时，第一类复燃过电压大于第二类复燃过电压。动作
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时差与开断过电压的关系：截流值一定时，动作时差变大，相电抗器由后开
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相变为首开相。截流过电压与动作时差无关，复燃过电压随动作时差的增大而
增大。截流值相同时，第二类复燃过电压大于第一类复燃过电压。动作时差越
大，发生复燃的区域越小。
电压分布特性为：在工频电压下，插入内屏蔽式绕组轴向的中部压降较大，
两端压降较小。在截流过电压、复燃过电压和雷电过电压下，绕组轴向的“内
屏蔽-连续交界处”压降最大，且该位置的过电压数值明显大于其它分段。在绕
组的“内屏蔽-连续交界处”添加少量屏线可有效降低三种类型的过电压分布最
大值。
关键词油浸式铁心电抗器；开断过电压；插入内屏蔽式绕组；电压分布