电抗器（阻止电流的变化的电子元件）

产品来源

电抗器

电抗器的接线分串联和并联两种方式。串联电抗器通常起限流作用，并联电抗器经常用于无功补偿。主要用于无功补偿和滤波．

1、半芯干式并联电抗器：在超高压远距离输电系统中，连接于变压器的三次线圈上。用于补偿线路的电容性充电电流，限制系统电压升高和操作过电压，保证线路可靠运行。

2、半芯干式串联电抗器：安装在电容器回路中，在电容器回路投入时起

功能和用途

近年来，在电力系统中，为了消除由高次谐波电压、电流所引起的电容器故障，在电容器回路中采用串联电抗器的方法改变系统参数，已取得了显著的效果。^[1]

电气回路的主要组成部分有电阻、电容和电感。电感具有抑制电流变化的作用，并能使交流电移相。把具有电感作用的绕线式的静止感应装置称为电抗器。

电力系统中所采取的电抗器，常见的有串联电抗器和并联电抗器。串联电抗器主要用来限制短路电流，也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。

通俗的讲，能在电路中起到阻抗的作用的东西，我们叫它电抗器。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，制短路电流。

由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降落较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。

工作原理

220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能，主要包括：（1）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。（2）改善长输电线路上的电压分布。（3）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。（4）在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。（5）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。（6）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。^[1]

依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器。按用途分为7种：①限流电抗器。串联于电力电路中，以限制短路电流的数值。②并联电抗器。一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。③通信电抗器。又称阻波器。串联在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。④消弧电抗器。又称消弧线圈。接于三相变压器的中性点与地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。⑤滤波电抗器。用于整流电路中减少竹流电流上纹波的幅值；也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消除电力电路某次谐波的电压或电流。⑥电炉电抗器。与电炉变压器串联，限制其短路电流。⑦起动电抗器。与电动机串联，限制其起动电流。

分类

依靠线圈的感抗起阻碍电流变化作用的电器。电抗器可按用途、按有无铁心和按绝缘结构分类。

电抗器

1、按用途分为7种。

①限流电抗器：串联在电力电路中，用来限制短路电流的数值。②并联电抗器：一般接在超高压输电线的末端和地之间，用来防止输电线由于距离很长而引起的工频电压过分升高，作无功补偿用。

③通信电抗器：又称阻波器，串联在兼作通信线路用的输电线路中，用来阻挡载波信号，使之进入接收设备，以完成通信的作用。

④消弧电抗器：又称消弧线圈，接在三相变压器的中性点和地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，来补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易持续起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。

⑤滤波电抗器：用于两个方面，一是用于减小整流电路中直流电流上纹波的幅值；二是和电容器构成对某种频率能发生共振的电路，用以消除电力电路某次谐波的电压或电流。

⑥电炉电抗器：和电炉变压器串联，用来限制变压器的短路电流。

⑦起动电抗器：与电动机串联，用来限制电动机的起动电流。

2、按有无铁心可分为2种。

①空心式电抗器：线圈中无铁心，其磁通全部经空气闭合

②铁心式电抗器：其磁通全部或大部分经铁心闭合。铁心式电抗器工作在铁心饱和状态时，其电感值大大减少，利用这一特性制成的电抗器叫饱和式电抗器。

3、按绝缘结构又可分为2种。

①干式电抗器：其线圈敞露在空气中，以纸板、木材、层压绝缘板、水泥等固体绝缘材料作为对地绝缘和匝间绝缘。

②油浸式电抗器：其线圈装在油箱中，以纸、纸板和变压器油作为对地绝缘和匝间绝缘。

4、按配套不同设备不同功能可分类如下：

①变频器用进线电抗器|输出电抗器|直流电抗器②配套电容柜电容器用单/三相串联电抗器，三相滤波电抗器③配套中频炉用中频

平波电抗器④试验柜专配试验电抗器

按结构及冷却介质、按接法、按功能、按用途进行分类。

1、按结构及冷却介质：分为空心式、铁心式、干式、油浸式等，例如：干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器、夹持式干式空心电抗器、绕包式干式空心电抗器、水泥电抗器等。

2、按接法：分为并联电抗器和串联电抗器。

3、按功能：分为限流和补偿。

特点

进线电抗器

1、该进线电抗器ACL为三相，均为铁芯干式;2、铁芯采用优质低损耗进口冷轧硅钢片，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，以保证电抗器气隙在运行过程中不发生变化;3、线圈采用H级漆包扁铜线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，且有极佳的美感且有较好的散热性能;4、进线电抗器的线圈和铁芯组装成一体后经过预烘→真空浸漆→热烘固化这一工艺流程，采用H级浸渍漆，使电抗器的线圈和铁芯牢固地结合在一起，不但大大减小了运行时的噪音，而且具有极高的耐热等级，可确保电抗器在高温下亦能安全地无噪音地运行;5、进线电抗器芯柱部分紧固件采用无磁性材料，减少运行时的涡流发热现象;6、外露部件均采取了防腐蚀处理，引出端子采用镀锡铜管端子;7、该进线电抗器与国内同类产品相比具有体积小、重量轻、外观美等优点，可与国外知名品牌相媲美。^[1]

输出电抗器

输出电抗器OCL亦称马达电抗器，它的作用是限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在54OV/us以内，一般功率为4-90KW变频器与电机间的电缆长度超过50m时，应设置输出电抗器，它还用于钝化变频器输出电压(开关的陡度)，减少对逆变器中的元件(如IGBT)的扰动和冲击。输出电抗器主要应用于工业自动化系统工程中，特别是使用变频器的场合，用于延长变频器的有效传输距离，有效抑制变频器的IGBT模块开关时产生的瞬间高压。

输出电抗器的使用说明：为了增加变频器到电机之间的距离可以适当加粗电缆，增加电缆的绝缘强度，尽量选用非屏蔽电缆。输出电抗器的特点：1、适用于无功补偿和谐波的治理;2、输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，抑制输出谐波电流;3、有效地保护变频器和改善功率因数，能阻止来自电网的干扰，减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。输入电抗器输入电抗器ACL的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降；抑制谐波以及并联变流器组的解耦；限制电网电压的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击。当电网短路容量与变流器变频器容量比大于33:1时，输入电抗器的相对电压降，对单象限工作为2%，四象限为4%。当电网短路电压大于6%时，允许输入电抗器运行。对于12脉动整流单元，至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器。输入电抗器主要应用于工业/工厂自动化控制系统中，安装在变频器、调速器与电网电源输入电抗器之间，用于抑制变频器、调速器等产生的浪涌电压和电流，最大限度的衰减系统中的高次谐波及畸变谐波。

输入电抗器的特点：1、适用于无功功率补偿和谐波的治理;2、输入电抗器用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击；对谐波起滤波作用，以抑制电网电压波形畸变;3、平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷。

作用

电抗器

(1)轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。

(2)改善长输电线路上的电压分布。

(3)使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。

(4)在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。

(5)防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

(6)当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。

电抗器的限流和滤波作用：

电网容量的扩大，使得系统短路容量的额定值迅速增大。如在500kV变电所的低压35kV侧，最大的三相对称短路电流有效值已经接近50kA。为了限制输电线路的短路电流，保护电力设备，必须安装电抗器，电抗器能够减小短路电流和使短路瞬间系统的电压保持不变。

在电容器回路安装阻尼电抗器（即串联电抗器），电容器回路投入时起抑制涌流的作用。同时与电容器组一起组成谐波回路，起各次谐波的滤波作用。如在500kV变电所35kV无功补偿装置的电容器回路中，为了限制投入电容器时的涌流和抑制电力系统的高次谐波，在35kV电容器回路中必须安装阻尼电抗器，抑制3次谐波时，采用额定电压35kV，额定电感量26.2mH，额定电流350A干式空心单相户外型阻尼电抗器，它与2.52Mvar电容器对3次谐波形成谐振回路，即3次谐波滤波回路。

同样，为了抑制5次及以上高次谐波，采用了额定电压35kV，额定电感量9.2mH，额定电流382A单相户外型阻尼电抗器，它与2.52Mvar电容器对5次及以上高次谐波形成谐振回路。起到了抑制高次谐波的作用，需要说明的是，在国家标准《电抗器》GB10229—88和IEC289—88国际标准中均对阻尼电抗器的使用和技术条件作了规定。但国内有些部门将阻尼电抗器称为串联电抗器，严格来讲是不合适的，因为上述标准中均没有串联电抗器这个名称。

应用

（1）网侧进线电抗器：它的作用是限制变流器换相时电网侧的电压降；抑制谐波以及并联变流器组的解耦；限制电网电压的跳跃或电网系统操作时产生的电流冲击。当电网断路容量与变流器、变频器容量比大于33:1时，网侧进线电抗器的相对电压降，对单象限工作为2%，四象限为4%。当电网短路电压大于6%时，允许无网侧进线电抗器运行。对于12脉动整流单元，至少需要一相对电压降为2%的网侧进线电抗器，或一台三绕组整流变压器，其二次绕组的电源偏差应不大于0.5%。^[1]进线电抗器：亦称换相电抗器，用于电网进线中，通过的是交流电流，进线电抗器的作用是限制变流器换相时电网侧的压降和晶闸管的电流上升率di/dt和电压上升率du/dt，以及并联变流器组的解耦。

（2）输出电抗器亦称马达电抗器：它的作用是限制电机连接电缆的容性充电电流及使电机绕组上的电压上升率限制在540V/µS以内。一般功率为4~90KW，变频器和电机间的电缆长度或一台变频器驱动几台电机的连接电缆总长度超过50~200M时，应设置输出电抗器。它还作用于钝化变频器输出电压（开关频率）的陡度，减小对逆变器中的功率元件（如IGBT）的扰动和冲击。

（3）平波电抗器：它的作用是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某规定值以下；还用于并联变流器的直流侧解耦，降低断续极限，限制环流控制线路中的环流以及应用直流快速开关切断故障电流时限制其电流上升率。对于新型直流电动机由于其电枢电感量较大（如Z4、800系列电机）。平波电抗器可省去。平波电抗器用于整流以后的直流回路中。整流电路的脉波数总是有限的，在输出的整直电压中总是有纹波的。这种纹波往往是有害的，需要由平波电抗器加以抑制。直流输电的换流站都装有平波电抗器，使输出的直流接近于理想直流。直流供电的晶闸管电气传动中，平波电抗器也是不可少的。

平波电抗器在整流电路中是个重要元件，在中频电源中主要作用是：

1、限制短路电流，（逆变晶闸管换相时同时导通相当于整流桥负载直接短路）没有电抗器就直接短路。

2、抑制中频分量对工频电网的影响。

3、滤波作用（整流电流带有交流成分；高频交流不易通过大电感）使整流输出波形连续，如不连续，就会出现电流为零的时间，这时逆变桥停止工作，造成整流桥开路的现象。

4、并联逆变电路的输入功率有无功分量的吞吐，逆变桥的输入电路中必定有储能的元件电抗器。

（4）均流平波电抗器：它的作用是使两台直流调速器的输出电流得到均衡。

（5）回馈自藕变压器：为变频器回馈单元的重要组成部分，它将处于发电状态的电机能量通过逆变器馈送回电网，以达到节能与改善系统品质的目的。

（6）主电源变压器：变流器、变频器由单独的变压器供电时，其容量为变流器、变频器输出功率的1.3~1.5倍。在这种情况下，无需配置进行电抗器

（7）补偿电抗器：它的作用是调节电网负载的感抗，改善功率因数。

（8）并联、串联补偿电抗器：对稳态谐波源（5、7、11、13次）采用电抗百分比5%~6%的串联电抗器；对动态谐波源（3次）采用13%串联电抗器。这种与电容器串联的电抗器；兼顾无功补偿和谐波吸收，被广泛采用；

（9）抑制电抗器：它的作用是抑制电容器接通时的DI/DT和开关元件TR承受的反向过电压。一般采用电抗百分比为0.1%~1%的串联电抗器，是DI/DT限制在50A/µS内，以抑制电容器的合闸涌流。此类电抗器属低感值电抗器。

（10）调谐电抗器：它与电容器C形成串联谐振，吸收规定的N次谐波电流。晶闸管变流器，交-直-交变流器和交-交变频器所产生的谐波电流为5、7、11、13、17、19次。

（11）限流电抗器：限流电抗器一般用于配电线路。从同一母线引出的分支馈线上往往串有限流电抗器，以限制馈线的短路电流，并维持母线电压，不致因馈线短路而致过低。

（12）阻尼电抗器：（通常也称串联电抗器）与电容器组或密集型电容器相串联，用以限制电容器的合闸涌流。这一点，作用与限流电抗器相类似滤波电抗器滤波电抗器与滤波电容器串联组成谐振滤波器，一般用于3次至17次的谐振滤波或更高次的高通滤波。直流输电线路的换流站、相控型静止补偿装置、中大型整流装置、电气化铁道，以至于所有大功率晶闸管控制的电力电子电路都是谐波电流源，必须加以滤除，不让其进入系统。电力部门对于电力系统中的谐波有具体规定。串联电抗器：里面通过的是交流，串联电抗器的作用是与补偿电容器串联，对稳态性谐波（5、7、11、13次）构成串联谐振。通常有5~6%电抗器，属于高感值电抗器。

消弧线圈：消弧线圈广泛用于10kV-63kV级的谐振接地系统。由于变电所的无油化倾向，因此35kV以下的消弧线圈现很多是干式浇注型。

（13）直流控制的饱和电抗器：串在电路中的扼流式或自饱和饱和电抗器，在电压正弦波的周期内，饱和电抗器在饱和前吸收了一定的伏-秒，达到饱和，以后就呈全开放状态。因此其输出电压是非正弦的，这种饱和电抗器的作用与晶闸管相似。

并联电抗器：发电机满负载试验用的电抗器是并联电抗器的雏型。铁心式电抗器由于分段铁心饼之间存在着交变磁场的吸引力，因此噪音一般要比同容量变压器高出10dB左右。并联电抗器里面通过的交流，并联电抗器的作用是补偿系统的容抗。通常与晶闸管串联，可连续调节电抗电流。

接线方法

ABCXYZ六个端子，可以将ABC作为电抗器进线端，XYZ作为电抗器出线端；也可以将XYZ作为电抗器进线端，ABC作为电抗器出线端。这没有什么具体的进线、出线的顺序要求，怎么接都行，对变频器不会有影响。只是注意一点：ABC、XYZ这两套端子，接线时不能互相交叉。^[1]

其它类型

CRT作为一种重要的可控电抗器类型，对其分类的研究尚无文献报道。近些年的研究主要集中在控制绕组的结构形式及控制方式的方面，笔者根据控制绕组的结构不同将CRT分为单控制绕组型、多控制绕组型、多并联支路型、控制绕组分级式。

1单控制绕组型电抗器

单控制绕组型只有一个控制绕组(单相)，考虑谐波抑制目的，增加一个第三绕组。随着晶闸管触发角的变化，电抗器的功率也随之变化，由于晶闸管的不完全导通，将向CRT注入谐波。W3为谐波抑制绕组，多个LC滤波器与其并联，用来抑制电抗器运行中产生的3、5、7等各次谐波，每个LC支路对相应次数的谐波产生谐振，呈现很低的纯电阻性阻抗。如果将W3置于W1与W2之间时，将获得很小，甚至为零的等效电抗，这时谐波电流将不会流入W1，达到谐波抑制效果。这种CRT的工作绕组与控制绕组间短路阻抗达到100%，它的谐波补偿绕组连接LC滤波器，连结成三相三角形。谐波含量低至2%～3%。在印度输电系统中投入使用的CRT就是这种结构形式。单控制绕组型CRT主要有两个优点：一是高速响应，尤其对比磁控式电抗器；二是低谐波，在CRT结构上增加带滤波器的第三绕组，相对于BBC的CRT高压侧安装的滤波装置，不但成本经济而且效果更好。当然这种CRT也存在一些缺点，一是高低压两个绕组导致增大造价，二是降压后的工作电流按变比增大并全部通过晶闸管，必须象直流阀站那样设置相应的散热控制装置，占地和运行维护工作量大。对于早期BBC的CRT，铁心损耗较大是主要缺陷之一。研究表明，通过改进CRT磁路结构，在线圈顶部设置硅钢磁卷或使磁轭宽度覆盖全部绕组，将漏磁通收集和导引到磁轭之中，可以显著降低电抗器的损耗。

这种结构的CRT不但被用于输电系统中，还可用于配电网中性点接地自动灭弧系统，略有不同的是不带有第三绕组。由其组成的快速自动消弧系统具有伏安特性线性度优良、响应快、电流由零到额定值都能无级连续调节、补偿效果好、对系统适应性强等优点。

2多控制绕组电抗器

针对BBC的CRT存在的谐波较大的主要缺点，俄罗斯专家G.N.Aleksandrov在深入研究后，提出了多控制绕组CRT的基本原理。CRT实质上相当于高短路阻抗的多绕组变压器。W1为高压工作绕组，W21、W22、……、W2n为低压控制绕组，各个控制绕组中串接反并联晶闸管，每个CW的额定功率是电抗器总额定功率的一部分，主要根据电网谐波要求而定。当第i个控制绕组投入工作时，第1、2、…、i-1个控制绕组均工作于短路状态，第i+1、i+2、…、n个控制绕组均工作于开路状态，可以认为其中没有谐波电流存在，这样，工作绕组中的电流谐波只由第i个控制绕组的晶闸管的导通程度决定，因此，当依次把控制绕组投入工作并正确控制晶闸管的导通和关断时，CRT的功率就可从空载功率到额定功率连续自动变化，而且满足谐波的要求，必要时控制绕组还要串入限流电抗器。这样，CRT不仅继承了单控制绕组型CRT响应速度快的特点，而且具有通过设计控制绕组个数和容量，达到减小谐波的优点。

3多并联支路型电抗器

多并联支路型CRT中绕组W1为电抗器的高压绕组，并接在高压电网上；绕组W2为低压控制绕组，外接n个通过双向反并联晶闸管控制的并联电抗支路。多并联支路的作用是将高次谐波电流抑制到预定水平以下而无需滤波装置。在对谐波有特殊要求时，也可增加第三绕组为谐波补偿绕组，在三相三角形接线中用以抑止3及3的倍数次谐波。并联CRT是多绕组CRT的一种变形结构，两者具有极为相似的阻抗矩阵，多绕组CRT的设计原则同样适用。在满足谐波水平要求的前提下，多并联支路型CRT有多种工作模式可供选择。分析表明，CRT主绕组和控制绕组之间的短路阻抗的减小可以简化设计和提高效率。多并联支路型CRT具有响应速度快、谐波可控、晶闸管工作电压低、绕组结构简单等特点。

4控制绕组分级式电抗器

分级式CRT通过抽头可将CRT电抗分成n份，每一等份电抗由双向晶闸管和断路器并联组成的复合开关控制投入和切除，对应控制多组输出容量，实现容量调节。高低压绕组间短路阻抗同样为100%。L1、L2、L3为低压侧电抗，由双向晶闸管和断路器控制其投退，分别控制100%级、75%级、50%级的电抗器容量。如果开关控制仅使用断路器，则电抗器不能连续可调，若采用晶闸管控制，则电抗器可连续控制，但存在谐波问题。^[2]

使用寿命

电抗器在额定负载下长期正常运行的时间，就是电抗器的使用寿命。电抗器使用寿命由制造它的材料所决定。制造电抗器的材料有金属材料和绝缘材料两大类。金属材料耐高温，而绝缘材料长期在较高的温度、电场和磁场作用下，会逐渐失去原有的力学性能和绝缘性能，例如变脆、机械强度减弱、电击穿。这个渐变的过程就是绝缘材料的老化。温度愈高，绝缘材料的力学性能和绝缘性能减弱得越快；绝缘材料含水分愈多，老化也愈快。电抗器中的绝缘材料要承受电抗器运行产生的负荷和周围环境的作用，这些负荷的总和、强度和作用时间决定绝缘材料的使用寿命。