换流变压器交、直流电场分析与仿真

发布时间：2020-04-08 05:00

【摘要】：近年来随着我国电力行业的飞速发展,整个电力系统也正朝着高电压、大容量的趋势发展。尤其是今年我国直流输电技术的兴起,包括目前正在建设中的昌吉-古泉直流输电工程,其直流输电电压已经达到± 11 OOkV,此电压水平为世界最高的直流输电电压等级。作为直流输电系统中最重要设备之一的换流电压器,其安全性决定了局部、甚至整个输电网络的可靠性。由于换流变压器的运行工况特点,每台换流变压器将在出厂试验将分别进行交流外施、直流外施、直流极性反转的考核。本文将基于某台已经通过试验的工程产品为基础,结合解析法、边界元、有限仿真在对于交流外施、直流外施、直流极性反转电压作用下换流变压器绝缘系统的电场分布的不同特点进行深入讨论,以及如何进行电场优化,降低电场强度。本文的首先主要介绍了目前国内外目前用于变压器的绝缘结构电场分析发展现状,以及目前本文重点解决的问题。主要介绍了解析法、边界限元、有限元的基本理论,以IES electro 2D边界元,Infolytica Elecnet 2D、3D有限元工程仿真软件的仿真应用。针对换流变压器绝缘结构在交流电压下的电场分布特点,利用数学解析法与2D边界相结合的方法进行深入研究,主要包括变压器内部均匀电场进行分析以及如何进行均匀区域的电场优化;以及端部区域的不均匀电场分布,将对绕组端部的不均匀电场分布系数进行详细讨论,分析电场不均匀系数与形状的关联性,以及如何进行端部交流电场的优化设计。针对换流变压器绝缘结构在直流外施电压作用下的电场分布特性,并讨论结合2D有限元分析换流变压器的交、直流电场分布的不同特点,在不同的切割面仿真对于直流电场分析的影响,外施加直流电场在不同温度条件下的分布情况经如何进行相关的直流外施直流电场优化。本章节还将换流变压器在直流极性反转试验下的暂态过程进行电场分析,深入讨论暂态下在纸板与油中电场的变化趋势。本文最后对交流、直流电场仿真结果进行对比,以及如何展开对于相应的仿真结果进行有效的评估,通过VBA的编程语言对仿真结果进行程序化评估。
【图文】：

华南理工大学工程硕士学位论文第二章 电场分析解析法与仿真2.1 电场基础理论电磁学是由库仑、安培、法拉第、麦克斯韦、赫兹等伟大的科学家逐步提出、并完善的，电场学中的各种概念以及相互关系，为后面开展不同领域的科学研究、应用提供了坚实的理论基础。由于本文主要是围绕电场分析的内容进行展开，因此将主要介绍电场分析相关的重要经典公式。电场分析所用到的参数很多，首先罗列一下常用的物理量。本文先将各物理量的关系做成一个参数网络，通过微分、积分等数学运算或者其他物理参数量的引入各个参数绘制成为一个参数网络，用来理解电场理论的基本物理概念。参数网络如图所示。

介电常数将电通密度与电场强度相关联。在静电条件下如果介下，公式(2-9)中的电荷密度为零，这样该方程就演化成为了尔坐标表达式可见(2-12)，在给出特定边界条件下，上述方程元计算的基础方程[4]。： V = ∮ = 0 方程： = 0 标表达式： + + = 0 分析解析法的基础解析法来说，通常解决是基于标准电极形状进行公式平板电容器，，如果在忽略掉电容器极板的边缘效应的情况下近似均匀分布，我们称之为“均匀电场”区域，电场的等位线如
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM40;TM743

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本文编号：2618926