三相干式空心電抗器的磁場計算(圖文)_3

1、三相干式空心電抗器的磁場計算(圖文)論文導讀：因為干式空心電抗器具有良好線性度、損耗低、參數穩(wěn)定、防火性能好等優(yōu)良性能的電氣特點,得到了世界各國的重視。當前大量使用的三相空心電抗器按其安裝位置可以分為垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列。三相空心電抗器在運行時，將不可避免的對周圍產生強烈的磁場,從而導致在電抗器本身和周圍物質中產生渦流和形成環(huán)流,造成損耗的增加和溫度的升高,甚至會因強磁場而引起誤動作。關鍵詞：空心電抗器，三相，磁場，磁感應強度1 引言因為干式空心電抗器具有良好線性度、損耗低、參數穩(wěn)定、防火性能好等優(yōu)良性能的電氣特點,得到了世界各國的重視。當前大量使用的三相空心電抗器按其安裝

2、位置可以分為垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列。三相空心電抗器在運行時，將不可避免的對周圍產生強烈的磁場,從而導致在電抗器本身和周圍物質中產生渦流和形成環(huán)流,造成損耗的增加和溫度的升高,甚至會因強磁場而引起誤動作。故需要找出三相空心電抗器運行時磁場的分布規(guī)律。傳統(tǒng)的三相空心電抗器磁場的計算方法中，是導出了基于圓柱坐標的磁場計算公式，并且是針對常用四種排列方式的具體情況進行計算的。本文導出了基于笛卡爾坐標的磁場計算公式，得出任意排列方式下三相空心電抗器的磁場計算方法。2 三相空心電抗器磁場的計算當前大量使用的三相空心電抗器按其安裝位置可以分為垂直排列、水平排列、品字形排列和梯形排列四種排列

3、方式。設三相電抗器各相的參數相同，同時認為三相電抗器運行時處于平衡狀態(tài)。設第一相電抗器每匝電流為,第二相每匝電流,則第三相每匝電流，式中，。其中為的有效值。在這里將徑向分量變換為適合三相計算的，和，則相應的變形為，和，這是為方便計算而作出的有效變換形式，其中，則，這里x0,y0,z0為空間任意點P(r0,z0)的坐標，。同樣，可以通過變換得到關于軸向分量和。因為則通過上述變換，我們可以求出空間任意點關于坐標軸方向的三個分量通過對常用的四種不同排列方式三相空心電抗器的磁場分布的計算，可知三相電抗器的磁場計算與每一相的位置有緊密聯系，所以在計算每一相所對應的磁感應強度時要注意各相電抗器的中心位置。

4、設第一相中心點為原點（0,0,0），第二相的中心點為（X2,Y2,Z3），同樣第三相中心為（X3,Y3,Z3）。對于空間任一點P(x0,y0,z0) ,第一相在P點的磁感應強度為、；第二相到P點x、y向分別為、,軸向為=z0-Z2,所以第二相在P點的磁感應強度為、;同樣的可以求出第三相在P點的磁感應強度為、，其中、，=z0-Z3，則三相電抗器在P點總的磁感應強度為、。綜上所述，對于任意組合的各種排列方式，只要知道每一相的中心位置坐標及電流值，就可以通過上述方法進行計算。3 計算實例利用本文介紹的方法，計算三相干式空心電抗器的磁場。假定其中每個單相空心電抗器的參數相同且所有繞組都置于一個包封中，

5、其中繞組高度為H=1.4m，內直徑為D1=1.2m，外直徑為D2=1.8m，繞組共有n=10層,每層匝數W=700，流過電抗器總的電流為3.5105A。在單相計算時，將電抗器的繞組沿高度等分成100等分，分別計算各層繞組不同等分處的磁感應強度的兩個分量。累加得每相對任一位置的磁感應強度，最后對三相在相同的任一位置磁感應強度相加，便可得到三相空心電抗器對任一位置處的磁感應強度的兩個分量。以三相水平放置為例，各相中心相距4m，即X2=4m，X3=8m，則對空間任意點P(x,0,z)的磁感應強度計算，可得如圖所示。 4 結論本文將基于圓柱坐標計算磁場的公式轉化基于直角坐標的計算公式，可以快速的計算出三相空心電抗器運行時的磁場分布規(guī)律，由仿真可以看出，利用本文介紹的方法所得仿真結果與根據磁場的基本規(guī)律所分析的分布完全一致。參考文獻1 鄭莉平,孫強，劉小河，于平義.干式空心電抗器設計和計算方法.電工技術學報,2003（04）):81-84.2 劉志剛,王建華，耿英三，王維平.干式空心電抗器設計軟件開發(fā)與應用.電機與控制學報,2003（06）):103-106.3 楊海芳,趙海翔.干式空心電抗器