郭坤，樊得平，王川，周广东，王恒帅

（山东泰开电力电子有限公司，山东 泰安 271000）

0 引言

随着电力系统的不断发展，电网容量和用电负荷越来越大，造成短路电流不断增大，系统中安装限流电抗器的容量也不断增大，大型限流电抗器电流已达5 000 A，这样大的电流即使阻抗很小，向周围发散磁场也很大，造成电抗器周围金属附件，包括星架臂和连接环、围栏、接地扁铁等发热严重，不仅损耗大幅增加，而且对产品安全运行造成隐患，甚至引发电抗器故障[1-9]。广东东莞某站户内运行的10 kV 干式空心限流电抗器，在满容量运行时，连接环的温度达到160℃以上，严重影响设备安全运行。

本文采用ANSYS workbench 多物理场有限元分析软件对限流电抗器（型号：XKGKL-10-4000-10）的星臂和连接环进行建模，同时对损耗和温升进行有限元分析和预测，提出了加装导磁装置、优化尺寸结构等措施，加装导磁结构可以降低连接环位置的磁感应强度、通过优化尺寸结构减小金属件垂直于磁场方向的尺寸，达到降低连接环损耗和温升的目的，根据仿真和试验结果，此方案可有效降低产品附加损耗、降低温升[10-12]。

1 电抗器星臂与连接环损耗和温升计算

干式空心电抗器的物理性质和特殊结构决定了电抗器运行时，在其周围产生比较强烈磁场，电抗器连接环处于强磁场中会在内部产生涡流，其中连接环除产生涡流外，还形成一定数值的环流，从而产生发热现象[13-20]。

1.1 磁场分布特性描述与损耗温升的关系

在线圈端部，距离线圈很近的地方，尤其是中心轴线附近，磁场线以轴向为主，径向分量非常小，所以星臂和连接环的涡流损耗主要是轴向磁场产生的，而且磁场比较均匀。……