超高压大容量限流电抗器设计研究

发布时间：2017-04-10 18:33

  本文关键词：超高压大容量限流电抗器设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电力技术不断的发展,输电线路电压等级的不断提高,整个电网中已经有多个枢纽变电站因面临短路电流水平超过开关遮断容量的威胁而被迫采取拉停开关。在电网中采取串联大容量限流电抗是限制短路电流的有效手段,可有效限制系统短路电流、保证主网可靠运行。目前加装限流电抗器是维持电网稳定运行的最简便、经济、可靠的措施。到2016年底,全国将有不少于20个500kV变电站需要增设此设备以应对日益严峻的短路电流全面超标问题。大量的超高压限流电抗器工程即将实施。由于超高压限流电抗器的容量大,电压等级高,给产品设计带来一定的困难。本文针对大容量超高限流电抗器在设计时存在的问题进行分析,提供解决思路。主要对超高限流电抗器的温度设计,承受短时电流能力,绝缘特性中的设计难点进行了分析研究。对限流电抗器及金属辅件发热特性进行分析,提出了大容量限流电抗器温升计算方法,并进行仿真和产品的温升试验去验证计算的准确性。对金属辅件进行了仿真计算,并根据计算结果去变更结构,最终通过试验校验了计算的准确性。介绍了超高电压干式空心限流电抗器,在承受大短时电流下电抗器的结构计算分析,以及在同时承受电动力,风荷载,地震载荷情况下的计算分析,针对实例进行计算,通过实例计算说明了,电抗器承受短时电流情况下计算方法。针对超高压限流电抗器的绝缘进行了研究,说明了电抗器内外绝缘的设计特点,提出了表面绝缘的防护措施、过载情况下的绝缘耐热计算方法以及电气净空距离选择的依据。论文通过仿真及试验验证等手段,解决了电抗器及金属结构件的温升设计,为此类产品的温升设计提供了思路,对模拟线圈进行了电动力计算,说明了电抗器承受短时电流情况下计算方法,并且对绝缘问题进行了研究,提供了绝缘设计思路。最终通过仿真手段,温升试验,雷电冲击试验,验证了限流电抗器的温升、电动力、绝缘设计的准确性,为此类产品的这几个设计难点,提供了可行性的设计思路。
【关键词】：干式空心电抗器 发热 短时电流 绝缘
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM47
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景和研究意义9-10
• 1.2 超高压大容量限流电抗器国内外应用现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 超高压大容量限流电抗器设计研究概况11-14
• 1.3.1 超高压大容量限流电抗器的布置方式11-12
• 1.3.2 超高压大容量限流电抗器设计难点12
• 1.3.3 超高压大容量限流电抗器设计方法12-14
• 1.4 本文的主题和结构14-15
• 第2章 超高压大容量限流电抗器发热特性研究15-31
• 2.1 引言15
• 2.2 超高压大容量限流电抗器温度设计难点15
• 2.2.1 温升计算问题15
• 2.2.2 金属辅件发热问题15
• 2.3 超高压大容量限流电抗器温度计算分析15-19
• 2.3.1 超高压大容量限流电抗器结构15-16
• 2.3.2 干式空心电抗器发热分析16-18
• 2.3.3 电抗器发热计算18-19
• 2.4 超高压大容量限流电抗器温度设计验证19-21
• 2.4.1 有限元法验证19-20
• 2.4.2 试验方法验证20
• 2.4.3 数据分析20-21
• 2.4.4 试验值与设计值比较21
• 2.4.5 结论21
• 2.5 漏磁引起的辅件发热21-30
• 2.5.1 金属端架温升设计研究22-25
• 2.5.2 金属结构件温升设计研究25-29
• 2.5.3 支座板的温升设计研究29
• 2.5.4 线圈本体温升方案的优化设计29-30
• 2.5.5 绝缘子的端帽的过热考虑30
• 2.5.6 周围金属器件的发热30
• 2.6 本章总结30-31
• 第3章 超高压大容量限流电抗器耐受短时电流能力分析31-44
• 3.1 引言31
• 3.2 超高压大容量限流电抗器耐受短时电流能力问题31
• 3.3 超高压大容量限流电抗器耐受短时电流能力计算概述31-32
• 3.4 短路电流产生的热效应及防护措施32
• 3.5 承受短路电流下的机械性能32-36
• 3.5.1 短路磁场力作用下线圈绕组导线所受应力32-34
• 3.5.2 短路磁场力作用下电抗器星形支架所受应力34-35
• 3.5.3 短路电流作用下两相电抗器间的受力分析35-36
• 3.6 短时组合荷载36-43
• 3.6.1 电抗器的结构组成37
• 3.6.2 设备的机械性能参数分析37-39
• 3.6.3 设备的机械性能分析结果39-40
• 3.6.4 模型的位移和各单元应力40-43
• 3.6.5 设备的机械性能计算结论43
• 3.7.本章总结43-44
• 第4章 超高压大容量限流电抗器绝缘问题研究44-67
• 4.1 引言44
• 4.2 超高压大容量限流电抗器的绝缘问题44
• 4.3 超高压大容量限流电抗器绝缘研究44-47
• 4.3.1 电抗器热绝缘研究44-46
• 4.3.2 电绝缘研究46-47
• 4.4 过载能力计算原则及计算方法47-51
• 4.4.1 过载能力计算原则47-48
• 4.4.2 过载能力计算方法48-49
• 4.4.3 基本过载性能的校验49
• 4.4.4 长期过载时的温升情况49
• 4.4.5 其它工况过载性能分析49-51
• 4.5 电气净空距离的选择51-57
• 4.5.1 计算方法52
• 4.5.2 大气密度修正系数 k_152-53
• 4.5.3 湿度修正系数 k_253-55
• 4.5.4 海拔修正系数k_a55
• 4.5.5 m和w的计算55-56
• 4.5.6 空气间隙的计算公式56
• 4.5.7 基于LIWL的空气净距计算56-57
• 4.5.8 基于SIWL的空气净距计算57
• 4.5.9 结论57
• 4.6.超高压大容量限流电抗器绝缘性能验证57-66
• 4.6.1 过电压耐受能力计算研究57-65
• 4.6.2 超高压大容量限流电抗器绝缘试验验证65-66
• 4.7 本章总结66-67
• 第5章 总结与展望67-68
• 5.1 总结67
• 5.2 工作展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71

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