變壓器式可控電抗器損耗與溫升研究.pdf

1、CRT(變壓器式可控電抗器)是一種適用于電力系統(tǒng)超高壓輸電線路的無功補償裝置，對于維持系統(tǒng)電壓水平具有重要作用。本文以CRT的兩種代表性結構即同心式CRT和分裂式磁集成CRT為研究對象，就CRT的短路阻抗計算、損耗計算以及溫升分布進行了研究。
　　(1)論文首先分析了CRT的工作原理，對兩種代表性結構從“高阻抗、弱耦合”的設計原則出發(fā)，對比分析各自的結構設計特點。同心式結構通過在控制繞組中串聯(lián)限流電感以滿足容量需要，通過控制策略可

2、以實現(xiàn)繞組之間的無耦合；分裂式磁集成結構通過選取與鐵心磁導率不同的鐵磁材料組成的餅狀中間鐵心以滿足容量需要，且結構本身已實現(xiàn)繞組之間的弱耦合，但是又引入了中間鐵心的結構復雜、材料選型困難、制造難以實現(xiàn)等問題。據(jù)此，基于CRT的設計原則確定了兩種CRT的結構參數(shù)，并在使用相同鐵磁材料的前提下，針對分裂式結構的中間鐵心部分特別提出了矩形結構加氣隙的簡化設計方法。
　　(2)由于CRT運行時二次側相當于短路狀態(tài)，所以短路阻抗是一個重要參

3、數(shù)，而短路阻抗中短路電抗占絕大部分比例。CRT的短路電抗主要有三種計算方法：自互電抗法、短路電抗法和有限元法。從原理上對三種方法進行了分析，且分別從計算量、適用性、數(shù)值精度以及計算誤差等方面對三種方法進行了對比分析。就計算量而言，短路電抗法最簡練，但只能計算簡化的結構；有限元法雖然計算用時長，但適用性廣、精度高，并且在有限元模型的基礎上可以對損耗以及更進一步的溫升問題進行計算。在簡單結構的工程計算中，雖然自互電抗法比短路電抗法更復雜，但

4、是由自互電抗矩陣可以計算得到短路電抗矩陣，反之則不行。然而在需要高精度且結構較復雜的情況下，有限元法是最適宜的方法。
　　(3)損耗的計算和溫度特性的研究對CRT的優(yōu)化設計至關重要，準確計算電流是計算損耗的前提。搭建兩繞組同心式CRT實驗樣機，通過比較實驗與仿真結果，驗證了在有限元瞬態(tài)場中場路耦合計算電流的正確性。在分析有限元計算損耗原理的基礎上，仿真計算兩種結構額定容量下進入穩(wěn)定運行狀態(tài)后的鐵心損耗及繞組損耗。分裂式結構由于鐵心

5、結構復雜且用量大，鐵心損耗相對較高；而同心式結構繞組損耗相對較大。同心式CRT為了設置限流電感所需引入的附加設備會導致?lián)p耗加大，并且由于鐵心損耗所占比例較低，相同容量下的兩種結構設備本身的總損耗相差很小。
　　(4)對鐵心和繞組進行傳熱分析，以兩種結構的CRT作為算例，建立“電磁—熱”計算模型，將額定容量下所得的損耗作為溫度場的激勵得到各部件溫升分布情況。仿真結果表明，損耗和溫升與CRT結構、繞組布置以及容量有著密切的關系，在改進