干式空心并联电抗器磁场与电动力研究

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1、国内图书分类号：TM472工程硕士学位论文干式空心并联电抗器磁场与电动力研究硕士研究生：李爽导师：王永红申请学位级别：工程硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM472DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCalculationofMagneticFieldandElectromagneticForceoftheDry-TypeAir-CoreShuntReactorCandidate：LiShuangSupervis

2、or：WangYonghongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringDateofOralExamination：Mar,2015HarbinUniversityofScienceUniversity：andTechnology干式空心并联电抗器磁场与电动力研究摘要干式空心并联电抗器是电力系统中一种重要的无功补偿装置，其运行的稳定性直接关系着电力系统中输送电能的质量。电抗器运行过程中产生的电动力可能会造成包封绝缘的开裂，进而引起电抗器的损坏，其运行状况可通

3、过磁场的分布来监测。目前电抗器各类运行状态下电动力的分布及其破坏性以及磁场的分布特性还未被深入分析，针对这一问题开展研究具有重要的工程意义。本文主要以35kV，20,000kvar干式空心并联电抗器为计算实例，对各种运行状态下产生磁场和电动力的规律进行了深入分析。利用大型有限元软件ANSYS建立了场-路耦合分析模型，并通过对比解析计算法与有限元分析法的计算结果，验证了场-路耦合模型的正确性。在此基础上，通过谐波分析法，对电抗器正常运行、匝数偏差、股间短路以及整匝短路时产生的稳态磁场和电动力的分布规律进行了详细计算。为了探究频繁投切产生的电动力对电抗器的影响，本文分

4、别计算了电抗器正常运行时和存在匝数偏差时的投入暂态过程，利用ANSYS中的瞬态计算法，分析了暂态过程中电流、磁场及电动力的变化规律。同时，通过对比各种运行状态下产生的电动力与绝缘材料的力学性能，对电动力的破坏性进行了讨论。计算结果表明，电抗器正常运行时电动力分布是不均匀的。若匝数存在偏差，偏差层的阻抗角会发生变化，电动力会随着阻抗角的变化出现规律性的增减。在投入过程中，各层支路产生的瞬态电动力最大可达稳态时的四倍，但若绝缘浸渍良好，一般不会损坏包封绝缘。股间短路时，产生的电动力与短路故障位置有关，同时磁场也会产生不同程度的畸变。端部股间短路时，磁场畸变最明显，较大

5、的电动力会对电抗器产生影响，对包封绝缘的厚度提出了更高的要求。匝间短路时，磁场会严重变形，对电动力的影响与短路位置有关，短路位置处于最外层中心高度处时，电动力的数值最大。若绝缘材料厚度不够，会引起包封开裂。该论文为探究电抗器的破坏机理以及监测电抗器的短路故障提供依据。关键词干式空心电抗器；电动力；磁场；绝缘开裂-I-CalculationofMagneticFieldandElectromagneticForceoftheDry-TypeAir-CoreShuntReactorAbstractThedry-typeair-coreshuntreactorisimp

6、ortantreactive-loadcompensationequipmentintheelectricalpowersystem.Itsstabilitydirectlyrelatedtothepowerqualityinsystem.Theelectromagneticforceofdry-typeair-coreshuntreactormaycauseinsulationcracking,andthenbreakthereactor.Themagneticfieldcouldbeusedtomonitortherunningstateofreactor.T

7、hedestructionoftheelectromagneticforceandthedistributioncharacteristicsofthemagneticfieldunderallkindsofrunningstatehadbeennotresearchedinthisvoltage,soithadacademicvalueandengineeringsignificancetoresearchthisproblem.Takinga35kV,20000kvardry-typeair-coreshuntreactorforcalculationexam

8、ple,t