电工电气杂志社

大容量三相五柱并联电抗器磁热性能研究

来源：电工电气发布时间：2026-02-26 08:26 浏览次数：9

大容量三相五柱并联电抗器磁热性能研究

冀达^1，2，王建民²，赵峰²，刘玉芝¹，杜振斌²，李翠铭²

(1 石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北石家庄 050043；

2 保定天威保变电气股份有限公司河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室，河北保定 071056)

摘要：大容量电抗器作为关键无功调节设备，能够灵活调控系统无功潮流，缓解电压波动。为分析大容量电抗器的磁场分布和温升特性，以一台三相五柱并联电抗器为研究对象，建立三维有限元仿真模型，计算得到不同励磁倍数下的磁场分布及伏安特性等参数，通过仿真分析表明，电抗器磁场分布并不均匀，在铁轭螺杆孔处及铁心柱外径侧磁通密度较大；基于磁场及损耗计算结果，利用 Fluent 构建了温度场仿真模型，并计算得出绕组和铁心的温度分布及热点温升；通过对电抗器伏安特性、损耗及绕组温升计算值与相应的实验数据进行对比，验证了电抗器磁热仿真结果的准确性，为大容量电抗器的开发设计与磁热性能分析提供了有效的计算分析方法。

关键词： 三相五柱并联电抗器；磁热性能；过励磁状态；伏安特性；热点温升

中图分类号：TM472 文献标识码：A 文章编号：2097-6623(2026)02-0065-07

Research on Magneto-Thermal Performance of Large-Capacity

Three-Phase Five-Leg Shunt Reactor

JI Da^{1, 2}, WANG Jian-min², ZHAO Feng², LIU Yu-zhi¹, DU Zhen-bin², LI Cui-ming²

（1 School of Electrical and Electronic Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China;

2 Hebei Province Key Laboratory of Electromagnetic and Structural Performance of Power Transmission and Transformation Equipment,

Baoding Tianwei Baobian Electric Co., Ltd., Baoding 071056, China）

Abstract: As a key reactive power regulation device, large-capacity reactors can flexibly regulate the reactive power flow of the system and mitigate voltage fluctuations. To analyze the magnetic field distribution and temperature rise characteristics of large-capacity reactors, a threephase five-leg shunt reactor was taken as the research object to establish a three-dimensional finite element simulation model, and parameters such as magnetic field distribution and volt-ampere characteristics under different excitation multiples were obtained through calculation. Simulation analysis shows that the magnetic field distribution of the reactor is non-uniform, and the magnetic flux density is relatively high at the yoke screw holes and the outer diameter side of the iron core columns. Based on the calculation results of magnetic field and losses, a temperature field simulation model was built by Fluent, and the temperature distribution and hot-spot temperature rise of the windings and iron core were calculated. The accuracy of the reactor's magneto-thermal simulation results was verified by comparing the calculated values of the reactor's volt-ampere characteristics, losses and winding temperature rise with the corresponding experimental data, which provides an effective calculation and analysis method for the development, design and magneto-thermal performance analysis of large-capacity reactors.

Key words: three-phase five-leg shunt reactor; magneto-thermal performance; over-excitation state; volt-ampere characteristic; hot-spot temperature rise

参考文献

[1] 张恒旭，马睿聪，曹永吉，等. 新型电力系统同步稳定研究综述及展望[J] . 山东大学学报(工学版)，2025，55(2) ：1-15.

[2] 周鑫. 低压配用电网静止无功补偿装置的研究[D]. 成都：电子科技大学， 2018.

[3] 陈炜，吴晓文，袁发庭，等. 基于电磁-热-力多物理场仿真的铁心电抗器结构参数分层优化方法研究[J] .智慧电力，2024，52(4) ：116-124.

[4] 肖旭亮，朱晓东，刘志强，等. 空心电抗器绕组磁场及电感数值分析[J]. 云南电力技术，2020，48(5) ：35-38.

[5] 朱定锋，欧丽君，谭黎军，等. 铁轭回路对空心电抗器电感影响的仿真与试验研究[J] . 变压器，2019，56(9) ：36-37.

[6] 于龙洋，刘晔，于施淼，等. 超特高压油浸式电抗器电磁场仿真分析[J]. 中国电力，2018，51(11) ：110-116.

[7] 孙佳莹. 铁心电抗器铁心结构合理性研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨理工大学，2019.

[8] 徐志鹏. 三相三柱式可控电抗器的研究[D]. 济南：山东大学，2017.

[9] 吴书煜，马宏忠，姜宁，等. 基于多物理场耦合的高压电抗器温度场仿真与分析[J] . 电力系统保护与控制， 2019，47(4) ：17-24.

[10] 王伟，杨悦民，雷肖，等. 基于有限元分析的大容量叠装电抗器温度场研究[J] . 高压电器，2022，58(8) ：267-274.

[11] 曲展玉，钟昱尧，宋岩泽，等. 高导热环氧复合材料干式电抗器热点温升的仿真研究[J] . 绝缘材料，2024，57(4) ：109-114.

[12] 刘行谋，薛金鑫，杨永明，等. 变压器铁芯搭接区磁热等效及温升影响研究[J] . 仪器仪表学报，2020，41(6) ：187-196.

[13] 田凤奇，杜振斌，王建民，等. 大容量中频变压器磁热性能仿真分析及屏蔽结构改进[J] . 浙江电力，2025，44(1) ：105-115.

[14] 赵雅静. 高压并联电抗器漏磁场及特性参数的仿真研究[D]. 天津：河北工业大学，2015.

[15] 石建. 大型三相限流电抗器磁场仿真研究[J]. 变压器，2019，56(9) ：9-13.

[16] 周帅，王建民，刘玉芝，等.500 kV 变压器空载过励磁下的损耗与温升特性仿真研究[J] . 电工电气，2023(10) ：42-48.

返回索引列表

Article retrieval

文章检索

大容量三相五柱并联电抗器磁热性能研究