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框架式结构空心电抗器磁场的有限元分析及其优化设计

李万艳  
【摘要】: 空心电抗器是电力系统中不可缺少的重要设备,对电力系统的稳定运行起着关键性的作用。框架式结构空心电抗器是一种新型结构的空心电抗器。与传统结构的空心电抗器相比,框架式结构空心电抗器采用多层式、半开放结构的线圈,体积小、重量轻,增加了电抗器相间安装的安全距离,机械强度高,散热性能好,绝缘可靠,彻底解决了因局部温升带来的绝缘破坏问题,在电力市场上有着广泛的应用前景。由于我国自主开发电抗器起步较晚,所以设计与制造的自动化程度并不高。因此,针对框架式结构空心电抗器这种特殊结构形式的电抗器进行磁场分析和参数计算并且在此基础上对其优化设计是很有必要的,也是有着实际的现实意义的。 磁场计算是空心电抗器设计计算的基础,所以针对框架式结构空心电抗器本文利用有限元方法建立了空心电抗器的数学模型,求解出框架式结构空心电抗器的电磁场。另外,电感是空心电抗器的重要参数,是空心电抗器设计的主要设计参数,计算时要求必须具有足够的准确性。本文在求出空心电抗器磁场的基础上,还计算求出了空心电抗器的电感参数。 由于空心电抗器运行中要求在空心电抗器电感值设计符合精度要求的前提下,各层电流必须分布平衡以避免层间环流,所以在空心电抗器的设计中各层线圈的有效电感平衡也是很重要的设计指标。本文对框架式结构空心电抗器建立了优化设计数学模型,利用等电流方法对空心电抗器进行了优化设计,取得了满意的优化设计结果。 本文还利用有限元软件对框架式结构空心电抗器进行了仿真计算,对仿真计算结果与实验数据进行了比较分析。


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