干式電抗器電磁參數(shù)的數(shù)值分析與產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、干式電抗器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，主要用于補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無功容量。它對于降低系統(tǒng)故障和提高運行質(zhì)量有著重要的作用。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)容量和用電負(fù)荷越來越大，對電抗器的容量和用量的要求也越來越大。因此國產(chǎn)高電壓大容量電抗器的設(shè)計和研制，必將為我國電力事業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。本文對當(dāng)前兩種干式電抗器-干式空心電抗器和干式半芯電抗器的電磁參數(shù)計算及優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究，取得的主要成果有： (1)對干式空心電抗器的電磁參數(shù)計算進(jìn)行了

2、研究，分別采用解析法和有限元法計算電抗器的電磁參數(shù)。在有限元法中，論述了場路耦合法的原理，建立了干式空心電抗器的場路耦合計算模型，采用有限元耦合場技術(shù)求解電感和磁場。有限元法適用于對已知結(jié)構(gòu)的電抗器進(jìn)行校核計算。在解析法中，給出了電感和磁場的解析計算表達(dá)式，解析法計算速度快，適用于在優(yōu)化設(shè)計中計算電感和磁場。通過實例計算，對有限元法和解析法進(jìn)行了比較。在電感和磁場計算的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了渦流損耗、環(huán)流損耗、包封溫升以及電動力計算公式。

3、 (2)對空心電抗器的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究。基于等電阻電壓約束，采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法對空心電抗器進(jìn)行優(yōu)化。在自適應(yīng)遺傳算法、最優(yōu)保存策略等方面做出了改進(jìn)，提高了遺傳算法的全局尋優(yōu)能力。對空心電抗器的設(shè)計變量采用混合編碼，解決了染色體中存在多種數(shù)據(jù)類型變量的遺傳優(yōu)化問題，對優(yōu)化結(jié)果不需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 (3)采用有限元法對干式半芯電抗器的電磁參數(shù)進(jìn)行了計算。采用時步有限元法計算了半芯電抗器的合閘涌流特性，運用傅立葉變換法對半芯電

4、抗器的諧波特性進(jìn)行了研究，并利用電流基波分量研究了半芯電抗器的伏安特性。將空心電抗器和半芯電抗器進(jìn)行了比較，總結(jié)了兩種電抗器的優(yōu)缺點。 (4)對干式半芯電抗器的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究。提出了電感的多變量擬合方法，通過擬合電感值與電抗器的鐵芯尺寸、內(nèi)徑、匝數(shù)以及導(dǎo)線線徑等單變量關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合最小二乘法，求解出電感與這些變量之間的多變量關(guān)系。多變量擬合方法解決了優(yōu)化過程中有限元法計算電感速度慢的問題。結(jié)合擬合結(jié)果，基于變量之間的內(nèi)部