[科普中国]-滤波电抗器

电网中有大量整流、变流、变频装置等谐波源，其产生的高次谐波会严重危害主变及系统中其它电器设备的安全运行。滤波电抗器广泛用于高低压滤波柜中，与滤波电容器相串联，调谐至某一谐振频率，用来吸收电网中相应频率的谐波电流，电抗率有1%、5.67%、6%、12%、13%等，能消除3、5、7、11、13次及更高次谐波。滤波电抗器与电容器相串联后，不但能有效地吸收电网谐波，而且提高了系统的功率因数，对于系统的安全运行起到了较大的作用。

电抗器电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称为电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。

分类编辑

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

电抗器（图2）(2张)

：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。

4、按用途：按具体用途细分，例如：限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、平衡电抗器、接地电抗器、消弧线圈、进线电抗器、出线电抗器、饱和电抗器、自饱和电抗器、可变电抗器（可调电抗器、可控电抗器）、轭流电抗器、串联谐振电抗器、并联谐振电抗器等。

作用编辑

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。

电抗器（图4）

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。 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，

电抗器（图5）

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。

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。[1]

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。

电抗器（图6）

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。但目前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。[2]

应用编辑

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。

电抗器（图7）

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。

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。

调谐电抗器：里面通过的是交流电，串联电抗器的作用是与电容器串联，对规定的n次谐波分量构成串联谐振，从而吸收该谐波分量，通常n=5、7、11、13、19。

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。

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。

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，

电抗器（图8）

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。

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。

平波电抗器：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

电抗器（图9）

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。

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。

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。

接线方法编辑

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。

其结构特点如下：1.该滤波电抗器分为三相和单相两种，均为铁心干式；

2.铁芯采用优质低损耗冷轧硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，采用专用粘接剂粘接，以保证电抗气隙在运行过程中不发生变化；

3.线圈采用F级或H级扁铜线绕制，排列紧密且均匀；

4.滤波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；

5.滤波电抗器的夹件、紧固件等采用非磁性材料，确保电抗器具有较高的品质因数，确保具有较好的滤波效果；

6.外露部件均采取了防腐蚀处理；

7.温升低，损耗小，综合利用率高，便于安装。

执行标准1.T10229-1988 电抗器标准

2.JB5346-1998 滤波电抗器标准

3.IEC289：1987 电抗器标准

技术参数绝缘结构：干式电抗器

有无铁心：铁心式电抗器

产品认证：CE

用 途：滤波电抗器

额定电流：30～895(A)

系统额定电压：0.4(KV)

匹配电容器容量：1～50000(kVAR)

绝缘等级：F级或H级

适用环境1.海拔不超过2000m；

2.环境温度-25～+45(℃)，相对湿度不超过90%；

3.电源电压的波形近似于正弦波；

4.周围无有害气体，无易燃易爆物品；

5.周围环境应有良好的通风条件，如滤波电抗器装在柜内，应加装通风设备。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所