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干式空心电抗器的优化设计

于海  
【摘要】: 干式空心电抗器是电力系统中广泛应用的重要设备之一,主要用于补偿容性电流、限制合闸涌流与短路电流、滤波、平波等作用。干式空心电抗器的设计比较复杂,要综合考虑磁场、电感、电流、温升和损耗等方面的因素。因此研究空心电抗器的电磁参数计算、整体设计以及优化方法对提高电抗器的设计效率、延长其寿命和保障电力系统的安全运行具有重要意义。 本文首先深入研究了空心电抗器电磁参数的计算方法,采用变形的Bartky变换法来计算电抗器绕组在空间任一点的磁场强度,通过做辅助圆柱面的方法计算绕组中的磁通量,由磁通量计算绕组的感应电势,再由感应电势计算绕组的自感和互感;其次,研究了空心电抗器的等电流和等电势设计方法,并给出了具体设计流程和设计实例;最后,根据空心电抗器的特点建立了优化模型,采用改进的遗传算法分别对电抗器的结构参数和整体性能进行了优化。对于空心电抗器优化设计中的离散或者连续设计变量,分别采用了二进制或实数编码,使其优化结果不需要进行标准归化。将空心电抗器的优化方案与原设计方案进行比较,结果表明优化后电抗器各层绕组感应电势与端电压设定值的误差,电抗器的结构尺寸、体积和损耗都显著减小,改进的遗传算法在空心电抗器的优化设计中取得了良好的效果。 对于干式空心电抗器的电磁参数计算和优化设计,本文开发了一套具有良好操作界面的优化设计软件。该软件后台采用微软公司的Access数据库,前台采用Visual C++6.0,前台与后台之间的通信采用ADO数据库链接技术,只需给定电抗器的额定容量、额定电压和电抗率等参数,即可通过计算确定最优设计方案。


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