磁场干扰对空心电抗器直流电阻测量的影响及应对策略

云南电网有限责任公司昆明供电局 张 庆 白添凯 杨 敏 杨 超 周 帆

空心电抗器的烧毁，绝大多数都是由于其匝间绝缘薄弱、三相不平衡等原因造成的，为及时发现匝间短路、三相不平衡等问题，每年都对35kV 空心电抗器进行直流电阻测量，进行横向、纵向对比，判断电抗器是否有明显故障存在，是否有逐渐恶化的情况。500kV 变电站一般配备有4组并联电抗器组，而且同一段35kV 母线上的电抗器组空间布置上离得比较近，因此运行中的相邻电抗器组对停电的电抗器组直流电阻测量产生了很大的影响[1-3]。

1 现场测量现状

变电站投运以后，进行设备的试验需按照严格的停电计划进行，因此同一母线上的两组电抗器一组处于运行状态、一组停电进行测量。在多次的现场测量过程中发现，在相邻电抗器带电运行状态下，现场的测量仪器一直提示正在充电，无法测量出数据，无论选用5A 还是10A 的直阻仪测量都出现这样的结果，有时甚至出现试验设备一直发出放电蜂鸣声的情况[4-7]。还有一种现象如图1所示，在测量A、B 相时测量数值正常，但是测量C 相时测量不出数据或数据很小，与真实值相差数事倍；或者B、C 相都是这样，只有A 相数据能够测量出来。申请将相邻电抗器组变为热备用状态后这种情况消失，能够顺利测量出电抗器的真实直流电阻值[8]。

图1 现场测量状况

2 原因分析

由于空心电抗器结构特殊、没有铁芯，运行的电抗器产生的磁场全部分布在空气中，导致电抗器周围产生很强烈的变化的磁场，这些变化的磁场在相邻电抗器中产生感应电压，同时也对现场测量仪器造成一定的干扰。电抗器中产生的感应电压比测量仪器输出的电压还高，对设备进行反向充电，仪器内的保护模块生效，导致数据无法测量[9]。

利用棱边有限元和节点有限元的混合有限元方法对空心电抗器周围的磁场进行求解[1]，利用Ansoft Maxwell 软件进行仿真，对于现场品字形排列的电抗器可得到如图2所示的磁感应用强度分布云图，颜色越浅磁感应强度越强。可以发现，对于品字形排列的电抗器来说，品字形排列的中心场强最强，离中心越远其场强越弱，当达到一定的距离以后磁场强度就降低到正常范围。

图2 磁感应用强度分布云图

现场的情况是，两个电抗器组相隔距离（如图1中停电间隔C 相到相邻带电间隔A 相）很近，最近距离在4～6米，在这样的距离下带电间隔电抗器周围的磁场对停电间隔的影响会较为明显。

3 解决策略

从上面的原因分析可以看出，磁场干扰的来源主要是相邻带电的电抗器组，只要其带电运行磁场干扰必然存在，对现场直阻的测量干扰主要有两个方面：一个是在电抗器中产生感应电压，另一个是影响仪器本身，因此从干扰来源及干扰方式两方面可提出以下应对策略。

切断干扰源。将相邻带电运行的电抗器组临时转为热备用，待测量完毕后再恢复至带电状态，这种方法的优点是可以利用现有设备准确测量出实际的直流电阻值，缺点是增加了运行人员的操作次数，同时也不利于系统的稳定。

远离干扰源。在变电站设计初期，根据电抗器参数、运行状态下的电流等参数，计算出电抗器周围磁感应强度分布，得出两电抗器组互不影响的最小距离，在空间布置上把两个电抗器组分开。优点是无需相邻电抗器组陪停，缺点是占地面积可能较大，变电站布置不好设计[10]。

增强测量仪器的抗干扰能力。目前现场使用的仪器具有一定的抗干扰能力，但抗电磁干扰的能力还有待提升，可通过磁屏蔽等手段增强抗干扰能力，但设备的成本会变高，且设备体积等也会变大，现场使用不方便[11]。

消除感应电压影响。由于感应电压的存在，对设备进行反充电，造成仪器无法测量，从这个思路出发，可在电抗器两端并联一个回路，把感应电压造成的影响通过这个回路释放，不再对设备反充电。如果并联的回路参数已知，则可通过计算的方式得到电抗器真实的直流电阻值[12]。

4 结语

综上所述，空心电抗器的烧毁绝大多数都是由于其匝间绝缘薄弱、三相不平衡等原因造成的。为了及时的发现故障，每年对35kV 并联空心电抗器进行直流电阻测试，就空间电磁场对直流电阻测量的影响开展分析并提出解决策略。应从干扰来源及干扰方式两方面提出切断干扰源、远离干扰源、增强测量仪器的抗干扰能力、消除感应电压影响等应对策略。