基于空间磁场分析的紧耦合电抗器线圈错位检测方法
发布时间：2021-03-07 19:42
随着我国电网的不断发展,如何确保电力设备良好运行并及时发现设备故障、避免故障的扩大成为我国电力发展的重要课题之一。紧耦合电抗器起到自动均流/限流的重要作用,然而,长时间投运的紧耦合电抗器存在发生线圈错位的可能性,会导致引起耦合系数和空间磁场发生改变,从而对其性能产生影响。即使对紧耦合电抗器的导体线圈和绝缘材料进行固定,塑性形变依旧可能发生,在最大电动力下设备的机械性能会逐渐下降,最终会引发设备故障。因此,研究紧耦合电抗器的线圈错位并提出检测方法,对保证紧耦合电抗器安全可靠运行具有重要意义。本文分别针对紧耦合电抗器的轴向线圈错位和径向线圈错位展开研究,内容包括三部分:紧耦合电抗器工作原理及其有限元模型,紧耦合电抗器线圈错位对耦合系数的影响分析,以及基于空间磁场分布的紧耦合电抗器线圈错位检测方法研究。首先介绍了紧耦合电抗器的基本工作原理,并给出了紧耦合电抗器轴向线圈错位、径向线圈错位的定义,计算其自感和互感,得到耦合系数的计算公式。建立紧耦合电抗器有限元模型,分别考虑无线圈错位、轴向线圈错位和径向线圈错位三种不同情况,分析紧耦合电抗器在中轴面和中平面的磁场分布,得到电抗器远端及近端的磁场变...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于场-路耦合的干式空心电抗器稳态电磁场及电动力分析[J]. 甘源,白锐,张琪. 电力系统保护与控制. 2019(21)
[2]大型三相限流电抗器磁场仿真研究[J]. 石建. 变压器. 2019(09)
[3]基于ANSYS的干式空心电抗器股间短路磁场分析[J]. 古亮,刘肖光,贺娟,郝鸿凯. 计算机仿真. 2019(09)
[4]基于空间磁场分布的干式空心电抗器匝间短路检测方法[J]. 宋晗,邹亮,张秀群,张黎,赵彤. 电工技术学报. 2019(S1)
[5]无线电能传输系统的线圈参数及耦合系数研究[J]. 陈忠华,卢韦,时光,赵春雨. 高压电器. 2019(04)
[6]高压电抗器匝间短路三维模型计算与分析[J]. 吴书煜,马宏忠,魏旭,陈轩,许洪华,刘宝稳,宋开胜. 电力自动化设备. 2019(04)
[7]匝间短路状态下干式空心电抗器电感量的分析[J]. 陈炯,付唐强,魏泽民,丁一圻,高源. 高压电器. 2019(02)
[8]干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术[J]. 黄新波,周岩,朱永灿,曹雯,张龙,邬红霞. 电力系统自动化. 2019(02)
[9]基于紧耦合电抗器并联开断方案的过电压研究[J]. 刘波,陈轩恕,刘飞,兰贞波,张崧,韩建. 高压电器. 2018(09)
[10]并联电抗器铁心振动的模型实验与仿真研究[J]. 田聪,李琳,宋雅吾,张鹏宁,王晓燕,程志光,刘兰荣,聂京凯,樊超. 电工电能新技术. 2018(03)
硕士论文
[1]干式空心电抗器匝间短路故障的空间磁场分布研究[D]. 张秀群.山东大学 2017
[2]基于缩比简化的干式空心电抗器空间磁场分析与预测[D]. 徐干.山东大学 2016
[3]可控电抗器的设计及在电力系统中的应用[D]. 赵磊.山东大学 2012
[4]磁控饱和电抗器磁场与损耗计算[D]. 张月.哈尔滨理工大学 2012
[5]高耦合度分裂干式空心电抗器温度场计算研究[D]. 邓秋.华中科技大学 2011
[6]应用于并联型高压断路器的高耦合度分裂电抗器高频暂态过电压研究[D]. 吴昊.华中科技大学 2011
[7]框架式结构空心电抗器磁场的有限元分析及其优化设计[D]. 李万艳.天津大学 2006
本文编号：3069694
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１紧耦合电抗器??
?山东大学硕士学位论文???１?错??Ｖ?｜?４１１２??铝?４丨ｐ??图２．２紧耦合电抗器简化图??本文将按照图２．２建模，并通过改变１、２层与３、４层的间隔大小和相对位??移分别实现对紧耦合电抗器的径向线圈错位和轴向线圈错位的模拟和仿真，在设??置变量时仅设置一种变量，为接近实际情况，在耦合系数高于０．９且低于丨的范??围内进行参数的选龋??由于紧耦合电抗器结构的特殊性，受制造工艺及技术、运行时间及状况的影??响，各绕组的相对位置可能存在或发生一定偏差，本文称之为线圈错位。而当结??构参数发生变化即发生线圈错位时，各绕组的自感不变而互感发生变化，从而引??起耦合系数的改变，不同的错位程度所引起耦合系数的变化不同，为研究紧耦合??电抗器电流流向相反的线圈层发生不同程度错位时耦合系数的变化，本文将线圈??错位分为径向线圈错位与轴向线圈错位并对此展开研究【《１。??设紧耦合电抗器模型内线圈半径为见，顶端距内线圈高度为／／／；外线圈半??径为心，顶端距内线圈中心高度为历。为探宄其变化的规律性，分别在轴向和??径向两个方向对耦合系数进行研宄，两层线圈之间的径向数值差办－凡和轴向数??值差历－／／｜分别如图２．３?（ａ）、（ｂ）所示。??９??
?山东大学硕士学位论文???』—．＿（＿?！＿」．?Ｎ＞???ｌ＼?ｚ’ｌ?丨、二＇＇一一ｉ??（ａ）径向错位?（ｂ）轴向错位??图２．３紧耦合电抗器的线圈错位??２．２有限元模型及磁场分析??２．２．１有限元建模??建立同轴并绕的有限元模型时，以此模拟层间电流反向的特性，实现电抗器??工况下的两臂高度耦合【５７－５９］。紧耦合电抗器与普通的限流电抗器不同的是，工作??于限流状态的紧耦合电抗器其层间压降在极限状态下将达到相电压大小Ｍｄｌ。??制造电抗器时，环氧树脂在高温下固化，并与紧耦合电抗器线圈紧密结合在??一起，以实现导体与绝缘材料热膨胀收缩一致。这种紧密结合的结构会对散热造??成阻碍［？＿６３］。因此考虑解决散热问题，在建模中将电流反向流动的两层线圈之间??增加散热的气隙？＃］。即使在制造过程中对电抗器的绝缘材料和导体线圈进行固??定，其在使用过程中依旧可能出现不同程度的形变，在最大电动力下的机械性能??可能发生损坏，在径向和轴向发生不同程度线圈错位。??为研宄紧耦合电抗器电流流向相反的线圈层发生错位时对耦合系数的影??响，建立如表２．１的具有两层线圈的简单模型，其两层线圈电流流向相反。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于场-路耦合的干式空心电抗器稳态电磁场及电动力分析[J]. 甘源,白锐,张琪. 电力系统保护与控制. 2019(21)
[2]大型三相限流电抗器磁场仿真研究[J]. 石建. 变压器. 2019(09)
[3]基于ANSYS的干式空心电抗器股间短路磁场分析[J]. 古亮,刘肖光,贺娟,郝鸿凯. 计算机仿真. 2019(09)
[4]基于空间磁场分布的干式空心电抗器匝间短路检测方法[J]. 宋晗,邹亮,张秀群,张黎,赵彤. 电工技术学报. 2019(S1)
[5]无线电能传输系统的线圈参数及耦合系数研究[J]. 陈忠华,卢韦,时光,赵春雨. 高压电器. 2019(04)
[6]高压电抗器匝间短路三维模型计算与分析[J]. 吴书煜,马宏忠,魏旭,陈轩,许洪华,刘宝稳,宋开胜. 电力自动化设备. 2019(04)
[7]匝间短路状态下干式空心电抗器电感量的分析[J]. 陈炯,付唐强,魏泽民,丁一圻,高源. 高压电器. 2019(02)
[8]干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术[J]. 黄新波,周岩,朱永灿,曹雯,张龙,邬红霞. 电力系统自动化. 2019(02)
[9]基于紧耦合电抗器并联开断方案的过电压研究[J]. 刘波,陈轩恕,刘飞,兰贞波,张崧,韩建. 高压电器. 2018(09)
[10]并联电抗器铁心振动的模型实验与仿真研究[J]. 田聪,李琳,宋雅吾,张鹏宁,王晓燕,程志光,刘兰荣,聂京凯,樊超. 电工电能新技术. 2018(03)
硕士论文
[1]干式空心电抗器匝间短路故障的空间磁场分布研究[D]. 张秀群.山东大学 2017
[2]基于缩比简化的干式空心电抗器空间磁场分析与预测[D]. 徐干.山东大学 2016
[3]可控电抗器的设计及在电力系统中的应用[D]. 赵磊.山东大学 2012
[4]磁控饱和电抗器磁场与损耗计算[D]. 张月.哈尔滨理工大学 2012
[5]高耦合度分裂干式空心电抗器温度场计算研究[D]. 邓秋.华中科技大学 2011
[6]应用于并联型高压断路器的高耦合度分裂电抗器高频暂态过电压研究[D]. 吴昊.华中科技大学 2011
[7]框架式结构空心电抗器磁场的有限元分析及其优化设计[D]. 李万艳.天津大学 2006
本文编号：3069694
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