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龙图腾网获悉国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院;哈尔滨理工大学;国网吉林省电力有限公司电力科学研究院;国网山西省电力公司电力科学研究院;国家电网有限公司申请的专利一种无环流空心电抗器损耗评估方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115964595B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211231081.7，技术领域涉及：G06F17/12；该发明授权一种无环流空心电抗器损耗评估方法是由申昱博;张健;张航;张德文;孙巍;赵春明;俞华;刘骥;周洪毅;郭蕴;李志斌;周萌;韩思玮;苑美实;孔繁荣;刘贺千;岳春风;梁建权;吴明君;盛杰;杨洪达;张明泽设计研发完成，并于2022-10-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种无环流空心电抗器损耗评估方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种无环流空心电抗器损耗评估方法，属于电抗器设计技术领域，包括无环流空心电抗器，电抗器线圈由N根铝扁线缠绕而成；铝扁线在每个星架臂上独立起绕，每根铝扁线每圈只缠绕N分之一圈便进入下一圈，N根铝扁线恰好按照单层结构中各包封缠绕的幅向铝扁线数缠绕完成单层结构后继续沿反向缠绕下一层结构，直至整个电抗器线圈缠绕完成；由于电抗器绕线时采用等线长原则，电抗器中不存在环流损耗，电抗器总损耗为电阻损耗与涡流损耗之和，在进行电抗器出厂损耗校准时，实现了这种新型串联无环流电抗器内部磁场损耗的准确理论计算，修正了在实际测试时由于外部环境附加损耗对电抗器实际损耗检测的影响。

本发明授权一种无环流空心电抗器损耗评估方法在权利要求书中公布了：1.一种无环流空心电抗器损耗评估方法，其特征在于：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行， 步骤一、根据电抗器电压等级、电抗率和额定电流，计算所需设计的电抗器理论电感值、绕制时采用的铝扁线101横截面尺寸、导线内的电流密度值和包封间气道宽度，确定电抗器的内径、高度和包封数目的取值范围； 步骤二、在步骤一确定的电抗器内径、高度和包封数目的取值范围内选取任一数值，将电抗器内各包封均等效为单匝线圈，建立各包封线圈的串联模型，获得串联等效线圈耦合方程组1，进一步获得电抗器等效互感系数及等效匝数的理论计算表达式2，确定电抗器等效为单一包封形式的等效匝数； 1 2 其中，ω为角频率，单位：弧度秒；Mij为各包封间的互感值、自感值，i=1,2…m，j=1,2…m，当i=j时为自感值，i≠j时为互感值，单位：毫亨；为矢量额定电流值，单位：安；为各包封分担的矢量电压值，i=1,2…m，单位：伏；fij为各包封间的互感系数、自感系数，根据互感系数、自感系数与各包封内的等效匝数即可确定各包封间的互感值、自感值；fe为将多包封电抗器等效为单包封电抗器后的自感系数；Ln为电抗器理论电感值，单位：毫亨；m为包封数目，单位：个；ne为将多包封电抗器等效为单一包封形式的等效匝数，单位：匝； 步骤三、设定包封初始厚度，通过步骤一获得的铝扁线101横截面尺寸及电抗器包封设计高度，确定轴向匝数；通过步骤二获得的等效匝数及轴向匝数，确定电抗器的辐向匝数； 步骤四、结合步骤二得到的电抗器的等效匝数，根据如下公式，获得电抗器的等效损耗； 3 其中，Pe为电抗器的等效损耗，单位：瓦特；kp为包封的附加损耗系数，为1.2；ρ为100℃时铝电阻率，3.9×10-8欧·米；De为电抗器的等效直径，为电抗器内径和电抗器外径的算术平均值，单位：米；ne为电抗器等效匝数，单位：匝；In为额定电流，单位：安；J为导线内的电流密度值，单位：安平方米； 步骤五、根据额定电流、铝扁线101横截面尺寸、铝扁线101内的绕合系数，取整计算得到单匝线内所需的铝扁线101数量，并以此确定电抗器星架臂的数量，每根铝扁线101在每个星架臂上独立起绕； 步骤六、根据步骤三获得的电抗器的辐向匝数及步骤五得到的单匝线内所需的铝扁线101数量获得电抗器单层结构中缠绕的铝扁线101的总数； 步骤七、根据包封等温升时，各包封热负荷相等原则可得： 4 5 6 7 其中，kp为包封的附加损耗系数，为1.2；ρ为100℃时铝电阻率，3.9×10-8欧·米；Di、Dj分别为第i、j个包封的等效直径，单位：米；Hi、Hj分别为第i、j个包封的高度，单位：米；ai1、ai2与aj1、aj2分别为第i、j个包封内外表面的散热系数，中间散热系数与气道宽度，包封高度有关；ki1、ki2与kj1、kj2分别为第i、j个包封撑条的遮挡系数，中间处包封撑条遮挡系数为0.9；ni、nj分别为第i、j个包封的等效匝数，单位：匝；Ai、Aj分别为第i、j个包封内轴向金属总宽度，单位：米； 各包封内铝扁线101的数目应满足公式7相同的比例关系，据此获得单层结构中各包封缠绕的幅向铝扁线101数； 步骤八、根据步骤七中得到单层结构中各包封缠绕的幅向铝扁线101数，重新计算包封厚度，并将新的各包封厚度重复步骤三至步骤八过程，直至两次根据公式3计算的电抗器等效损耗的相对误差值小于1%后结束循环，得到各包封的厚度、匝数； 步骤九、根据步骤四中获得的电抗器等效损耗值，根据如下公式获得电抗器的等效温升θ， 8 其中，Pe为电抗器的等效损耗，单位：瓦特；m为包封数目，单位：个；Di为第i个包封的等效直径，单位：米；Hi为第i个包封的高度，单位：米；ai1、ai2与分别为第i个包封内外表面的散热系数，中间散热系数与气道宽度，包封高度有关；ki1、ki2分别为第i个包封撑条的遮挡系数，中间处包封撑条遮挡系数为0.9；1.35为考虑全部谐波损耗后的修订系数； 判断温升θ是否大于75K，温升θ大于75K时，改变电抗器内径、高度和包封数目，重复步骤二至步骤八，直至温升θ小于75K，得到电抗器的结构尺寸； 步骤十、根据步骤九中确定的电抗器的结构尺寸结合公式2，计算得到电抗器的实际电感值，实际电感值与理论电感值相对误差值小于3%时，得出电抗器各设计参数，否则重复步骤二至步骤九，调整电抗器内径、高度、包封数目；所述电抗器的结构尺寸包括内径、高度、包封数目、包封厚度、包封匝数和气道宽度； 步骤十一、根据步骤十最终确定的电抗器的结构尺寸、电抗器星架臂的数量以及单层结构中各包封缠绕的幅向铝扁线101数，开始缠绕电抗器线圈；每根铝扁线101在每个星架臂上独立起绕，设电抗器星架臂的数量为N，每根铝扁线101每圈只缠绕N分之一圈便进入下一圈，N根铝扁线101恰好按照单层结构中各包封缠绕的幅向铝扁线101数缠绕完成单层结构后继续沿反向缠绕下一层结构，直至整个电抗器线圈缠绕完成； 步骤十二、计算电抗器内铝扁线101长度，并计算其等效直流电阻值R： 9 其中，ρ为铝材料的电阻率，单位：欧姆·米；ni为各包封的等效计算匝数，单位：匝；m为设计电抗器的包封数目；Di为各包封的等效直径，单位：米；Nc为单匝线内并联的铝扁线101数目；A为铝扁线101的宽度，单位：米；B为铝扁线101的高度，单位：米；kc为铝扁线101内的绕合系数为0.83； 步骤十三、根据计算的电阻值，以1.35倍额定电流值下计算其等效直流电阻损耗Pr： 10 其中，In为额定电流，单位：安； 步骤十四、计算电抗器任意位置处的磁场强度，以其中心作为柱坐标原点，其空间中任意一点处PR2,Z2处的径向、轴向磁场分量分别为： 11 12 其中，I1包封中的流量，单位：安；H1为单匝线圈高度，单位：米；n1为单匝线圈的总匝数，单位：匝；R1为单匝线圈的半径，单位：米；μ0为真空磁导率，其值为4π×10-7；θ为不同位置线圈圆周上的两点到柱坐标原点的连线的夹角，单位：度； 步骤十五、电抗器磁感应强度满足矢量叠加原理，并且相同高度下单根线圈各点处的径向、轴向总磁场均相同；根据步骤十设计的电抗器结构获得电抗器各包封内各绕层中的径向、轴向总磁场分别为： 13 其中，m为包封数；w为电抗器绕线层数；R为单根线圈在柱坐标系中的半径，单位：米；Z为单根线圈在柱坐标系中的高度，单位：米； 步骤十六、根据电抗器结构，在交变磁场计算单根铝扁线101中轴向与径向磁场方向下涡流损耗，分别表示为： 14 其中，m为包封数；w为电抗器绕线层数；R为单根线圈在柱坐标系中的半径，单位：米；Z为单根线圈在柱坐标系中的高度，单位：米；ρ为铝材料的电阻率，单位：欧姆·米；f为电源频率，单位：赫兹；A为铝扁线101的宽度，单位：米；B为铝扁线101的高度，单位：米；D为单根线圈的直径，单位：米；km为铝扁线101内由于绕合产生的损耗修正系数，为0.83； 步骤十七、由于各包封、各层线中单根绕线为串联结构，将步骤十六中计算的各包封、各层线中单根绕线的涡流损耗采用线性叠加计算； 步骤十八、由于电抗器绕线时采用等线长原则，电抗器中不存在环流损耗，电抗器总损耗为电阻损耗与涡流损耗之和，当总损耗小于考虑谐波后额定容量的3%时停止计算，否则改变设计电抗器的内径、高度、包封数，重复步骤一至步骤十八，直至总损耗满足要求。

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