正常与短路状态下的分裂电抗器

　　1 前言

　　分裂电抗器是限流电抗器的一种。 它与普通的限流电抗器一样， 是一个空心或无导磁材料的感抗线圈。在配电系统中安装此种电抗器，可以限制该系统回路发生故障时的短路电流， 从而降低断路器的开断电流容量，保证断路器的正常开断。

　　空心式分裂电抗器的特点是其电抗值不随流经电流的变化而变化。 目前， 电流从 100A 到 5 000A用于户内装置的分裂电抗器一般采用干式空气自冷的绕包式结构。 这种电抗器按其安装排列方式可分为三种：三相垂直排列、两垂一并排列和三相水平排列，如图 1 所示。

　　用支柱绝缘子将各相之间及其与基础之间进行连接。用于垂直排列的电抗器，中间相线圈的绕向与其上下两相线圈相反， 而三相水平排列的电抗器其绕向相同。

　　分裂电抗器与普通限流电抗器仅在出线端上有所区别。普通电抗器只有两个出线端，分裂电抗器有三个出线端。 由中间的出线端将整个线圈分为两个部分，并称之为分裂电抗器的两臂，这两臂的绕向相同，但两臂中的电流方向是相反的，如图 2 所示。

　　2分裂电抗器正常运行时的电压降及短路状态的阻抗

　　设 XH为分裂电抗器每一臂的自感电抗，Xm为两臂间的互感电抗，其值为(fCXH)，fC为以分数表示的互感系数，它取决于分裂电抗器的结构形式，通常fC=0.4～0.6。 在理想运行情况下，分裂电抗器的两臂通过大小相等、方向相反的电流 I，如图 3 所示。

　　运行中，分裂电抗器每臂中的实际电抗为 X，由于两臂中的电流产生的磁场量是相互减弱的， 所以，Xm=fCXH为负值， 这样，X=XH-Xm=XH-fCXH=(1-fC)XH=(0.4～0.6)XH，如每臂的电压降为 U，则 U=IX=(0.4～0.6)IXH。

　　由此可以说明理想运行情况下， 分裂电抗器每臂的电压降仅为普通电抗器电压降(IXH)的 0.4～0.6倍。

　　当分裂电抗器的一臂发生短路故障时， 如图 4所示。

　　这时，强大的短路电流 IK只通过分裂电抗器的短路臂，而另一臂仍为原有的负载电流，其值与另一臂短路电流相比则显得很小， 因此可忽略其对短路臂的互感影响， 短路一臂的电抗仍可认为是 XH。

　　这样， 分裂电抗器在正常运行中每臂的电压降比普通电抗器小 0.4～0.6 倍; 而短路时短路臂电抗仍为XH，起到了限制短路电流的作用，这正是分裂电抗器的一大优点。

　　3出口电压偏移

　　在应用分裂电抗器时， 还应注意到其在正常状态和短路状态时的电压变动范围，如图 5 所示。

　　由于电抗器的电阻很小， 电压降主要是由电流的无功分量在电抗器的感抗中产生的，所以，当忽略电压降的有功分量时，母线Ⅰ上的出口电压 U1可写成：