随着电力系统的迅猛发展，电力系统对电力电抗器的需求数量比以前大大增加。其中，干式空心电抗器因结构简单、维护方便、可长期户外运行、不存在磁饱和问题、较强的抗短路能力等优点而被广泛应用。但是常规空心电抗器为了满足电感设计值和散热的要求，其体积较大、功率损耗较大、对周围环境的电磁辐射污染和振动噪音污染比较严重；另外，空心电抗器电感的解析计算方法比较繁琐。为解决上述问题，首先对常规空心电抗器的绕组导线进行改进：借鉴大电感电力电缆专利技术，在常规铝线芯外围增加磁粉层，使导线自身电感值大大增加，成为大电感导线；用大电感导线替代常规导线进行绕组的绕制，并合理增加电抗器包封之间撑条数目，使之成为大电感导线空心电抗器。其次在空心电抗器电感计算方法上进行创新：用有限元能量法进行空心电抗器电感的计算，并以实际常规空心电抗器为例，验证了该方法的可行性。最后运用有限元方法设计出与实际常规空心电抗器相同电感值的大电感导线空心电抗器，并对两种空心电抗器进行了对比分析。本文研究内容主要包括以下几个方面：首先，介绍了电抗器的分类和空心电抗器的结构特点、发展趋势及研究现状；详细介绍了空心电抗器的电感计算方法，总结并对比了不同计算方法的优缺点。其次，推导了空心电抗器磁场、感应电势及电感的解析计算公式；简要介绍了空心电抗器的传统设计方法，并总结了不同设计方法的适用领域。再次，简要介绍了数值计算、有限元分析技术以及ANSYS有限元软件的概况；详细分析了有限元能量法求解空心电抗器电感的理论；并以实际常规空心电抗器为例，用有限元能量法求解其电感值，通过与实际电感值对比，验证了有限元能量法求解空心电抗器电感的可行性。然后，给出了大电感导线空心电抗器的总体有限元设计步骤；详细阐述了大电感导线的创新结构、尺寸选择以及大电感导线空心电抗器的整体结构；并分别给出了电抗器初定匝数和温升的计算方法。对大电感导线空心电抗器进行了优化设计，得到最优有限元模型。最后，利用ANSYS软件，建立大电感导线空心电抗器和实际常规空心电抗器的有限元三维模型，详细分析了它们的电磁场分布，并对它们的体积、电感值、功率损耗和绕组电磁力分布等进行了对比分析。结果表明：大电感导线空心电抗器具有电感大、电磁辐射污染小、功率损耗小和绕组端部电磁力小等优点；相同电感值条件下，大电感导线空心电抗器的体积比常规空心电抗器减小了24.4%，交流功率损耗减少了20.83%。介绍了模态分析的基本原理；利用ANSYS软件建立大电感导线空心电抗器与实际常规空心电抗器的包封和撑条的有限元模态模型，并对这两种模型进行对比模态分析。分析表明：包封绕组的振动变形与电抗器绕组受力分布情况基本吻合；大电感导线空心电抗器包封绕组的模态频率大于常规空心电抗器，发生共振的可能性小于常规空心电抗器；大电感导线空心电抗器的5种振型的振动幅度全部小于常规空心电抗器，由振动引起的噪音明显低于常规空心电抗器。综上所述，大电感导线空心电抗器基本解决了常规空心电抗器的电感小、体积大、电磁辐射污染严重、功率损耗大以及振动噪音大等问题。因此，采用磁粉导线缠绕的大电感导线空心电抗器研究，具有重要的现实工程意义。