随着新能源基地、城市变电站和海上风电送出系统向大容量、紧凑化方向发展，电力设备间电磁兼容与空间布局矛盾日益突出。传统柱型干式空心电抗器外部磁场发散，需要很大的磁净距，占地面积远大于设备本体尺寸。环型空心电抗器可将大部分磁场约束在线圈内部，具有外部磁场小、占地面积小等优势。

上世纪60年代苏联科学家列依捷斯提出了高压环型空心电抗器的概念，但此后相关研究长期停留在概念阶段，至今未见相关系统化设计方法和产品问世。2020年崔翔教授提出对高压环型空心电抗器电感、磁场、绝缘、温升、结构稳定性等开展系统性应用基础研究任务。在新能源电力系统国家重点实验室自主课题、先进输电技术国家重点实验室开放课题和国家重点研发计划课题等支持下，崔翔教授带领团队持续研究了高压环型空心电抗器宽频建模、瞬态电压分布、电感与磁场分布、电动力与应力、损耗与温升等基础问题，形成了系列理论、模型、方法和设计流程，并在研制的低压小电流样机开展相关实验，初步验证了高压环型空心电抗器从概念走向设备的技术可行性。相关成果发表在IEEE Transactions on Power Delivery、《电网技术》以及内部技术报告中，形成多件发明专利，为研制高压大电流环型空心电抗器样机奠定了基础。

在前期研究基础上，依托国家电网有限公司科技项目，齐磊教授、东野忠昊副教授带领团队进一步面向高压大电流环型空心电抗器的设计与研制开展系统攻关。针对传统优化设计高度依赖有限元仿真、计算量大、优化效率低等问题，团队提出了无需有限元分析的环型空心电抗器多参数优化方法，采用NSGA-II算法实现电气性能、外部磁场水平与结构紧凑性的协同优化；同时，在前期建模研究基础上进一步改进宽频建模方法，建立了基于等电位导体单元和端子电容等效的宽频模型，提升了复杂绕组寄生参数和宽频电磁特性的建模能力，为冲击电压分布分析及高压绝缘设计提供了理论支撑。相关成果于2025年和2026年先后发表于IEEE Transactions on Power Electronics。

经过多年理论积累、方法创新和样机迭代，团队突破了高压绝缘、大电流温升、多单元串并联、结构支撑及制造工艺等关键技术，提出了双饼紧贴、多单元串并联的绕组结构，以及浇注封装、盖板紧固式支撑结构，形成了兼顾电感、外部磁场、温升、绝缘和占地面积的高压环型空心电抗器设计方法，并联合国网河南省电力公司电力科学研究院、北京电力设备总厂有限公司成功研制出4Mvar/66kV/800A高压环型空心电抗器样机，实现了环型空心电抗器由基础理论、原理验证向高压大电流工程样机研制的关键跨越。2026年5月20日至21日样机通过第三方型式试验，整体外直径约3.9m、总高度约2.4m；电感实测值为19.18mH，与设计值偏差仅为0.947%；通过350kV雷电冲击耐压考核；在1.25倍额定电流（1000A）过载工况下，热点温升为82.8K，低于90K限值；额定电流下平均噪声为54.3dB。与相同电气参数的柱型空心电抗器相比，样机外侧安全距离主要由电气净距决定，实际占地面积可减小约75%，充分体现了环型空心电抗器在系统紧凑化布局中的显著优势。

                       图1  4Mvar/66kV/800A高压环型空心电抗器样机         图2  样机通过第三方型式试验

上述研究先后得到新能源电力系统国家重点实验室自主课题“低漏磁空心电抗器的电磁分析理论与设计方法研究”（LAPS2020-02）、先进输电技术国家重点实验室开放课题“高压大容量直流系统用环型空心电抗器的电磁设计方法研究”（GEIRI-SKL-2020-001）、国家重点研发计划课题“柔性直流海上换流平台轻型化关键技术研究”（2021YFB2400602），以及国家电网有限公司科技项目“低漏磁高压环型空心电抗器关键技术研究及应用”（5500-202424128A-1-1-ZN）的支持。团队将继续努力，联合相关单位推动高压环型空心电抗器的工程应用。

初审：东野忠昊

复审：张洪

审核：齐磊