[发明专利]一种振荡波系统用空心电抗器设计方法

说明书

本发明公开了一种振荡波系统用空心电抗器设计方法，包括以下步骤：步骤一，获取电抗器的导线参数和电感参数；步骤二，计算电抗器中每匝线圈的自感和各匝线圈间的互感；步骤三，计算电抗器的总电感值W，总电感值W包括线圈的自感总和与互感总和；步骤四，计算电抗器中线圈的总绕线长度L、总绕线重量G和总电阻值R；步骤五，通过改变电抗器部分的导线参数和电感参数的初始化值，可以设计出的电抗器具有特定的总电感值、总电阻值、总绕线重量和总绕线长度。本发明通用性好，通过改变电抗器的导线参数和电感参数的初始化值，便于设计出较高总电感值和较低总电阻值的电抗器，有利于提升电缆局放检测的可靠性和准确性。

技术领域

本发明属于电力设备绝缘状态检测的技术领域，特别涉及一种振荡波系统用空心电抗器设计方法。

背景技术

近年来，交联聚乙烯绝缘(XLPE)电力电缆由于其绝缘性能好、易于制造、安装方便、有利于城市布局等优点，在城市电网中得到广泛使用。但随着运行时间的增加，受机械冲击、绝缘受潮、化学腐蚀、温度异常等因素影响，电缆在正常乃至过负荷运行中，绝缘强度逐渐降低，并产生局部放电现象。

振荡波电压是近年来国内外研究较多的一种用于XLPE电力电缆局部放电检测和定位的电源。该电源与交流电源等效性好，可有效检测XLPE电力电缆中的各种缺陷，且试验不会对电缆造成伤害。然而，目前的电缆振荡波测试系统在应用中还有一些问题需要解决，振荡波测试系统中需要一种电抗器作为振荡回路的主要元件，需求较高的电感值、较低的内阻的特性，无法简单、灵活地根据振荡波系统的需求设计相应的电抗器，导致无法提升电缆局放检测的可靠性和准确性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种便于设计出较高总电感值和较低总电阻值的电抗器，有利于提升电缆局放检测可靠性和准确性的振荡波系统用空心电抗器设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种振荡波系统用空心电抗器设计方法，包括以下步骤：

步骤一，获取电抗器的导线参数和电感参数；所述的导线参数包括导线直径d、漆包厚度r₁、线材密度η、电阻率γ和介质磁导率μ；所述的电感参数包括绕线层间距r₂、骨架半径r、绕线层数N、每层匝数M和精确度ζ；

步骤二，计算电抗器中每匝线圈的自感和各匝线圈间的互感；

每匝线圈的自感和各匝线圈间的互感的计算步骤具体为：

(1)首先引入第一类完全椭圆积分K和第二类完全椭圆积分E，其具体表示为：

其中：为在角度积分变量，k为模数；

(2)引入参数a_x、b_x和c_x，并且设定其初值分别为a₀＝1，c₀＝a₀²-b₀²；

(3)对于循环变量x＝1，2，…，P，依次按下式进行迭代计算：

(4)当c_P小于ζ时，可按下式直接计算K和E的值：

由于K和E只与模数k相关，所以K和E可以表示成：