换流变压器绕组端部电场分析与优化

【摘要】：高压直流输电由于具有线路造价低且损耗小、系统稳定性强、适用于远距离大容量电力输送以及容易实现非同步电网间互联等优点,使得其在我国得到了迅速的发展。换流变压器作为直流输电的关键设备,其运行可靠性对系统稳定运行至关重要。相对于交流输电所用的电力变压器,换流变压器不仅承受交流电压的作用,还承受直流电压和极性反转电压的作用。在直流电压和极性反转电压作用下的换流变压器内部电场分布规律不同于普通电力变压器,对其进行深入研究具有重要意义。 本文主要针对±500kV换流变压器绕组端部绝缘结构进行了分析计算。包括直流电场、极性反转电场、三维电场和角环圆角半径优化。 给出了计算非线性各向异性直流电场的方法。计算了考虑电场强度和温度对电导率的影响时的电场分布,以及考虑层压纸板的正交各向异性时电场分布。 分析了模型结构和材料特性对长时直流电场的影响,以及材料特性和反转时间长短对极性反转电场的影响。计算了各向同性极性反转电场和正交各向异性极性反转电场。 给出了计算三维电场的建模方法及网格剖分技巧。分别计算了三维交流电场、直流电场和极性反转电场,并与二维计算结果进行了对比。 针对角环圆角半径进行了优化给出了参数化模型的建立方法及有限元法和优化算法结合的方法。最后,对优化结果进行了绝缘裕度的分析。