干式空心电抗器磁场和电感的计算分析

２００３年６月

高压电器

第３９卷第３期

－７

文章编号：１００１—１６０９（２００３）０３—０００７—０２

干式空心电抗器磁场和电感的计算分析

刘志刚－，王建华１，耿英三１，史仓会２

西安交通大学电气工程学院，陕西西安７１００４９；２西安中扬电气股份有限公司，陕西西安７１００７５

ＴＨＥＣＡＬＣＵＬＡＴＩｏＮｏＦ

ＭＡＧＮＥＴＩＣ

ＦＩＥＬＤ

ＡＮＤ咖ＵＣＴＡＮＣＥ

Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。Ｘｉ’ａｎ

ｏＦＤＲＹ—ＴＹＰＥＡＩＲ—ＣｏＲＥＲＥＡＣＴｏＲ

ＬＩＵ

（１．Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇ

Ｚｈｉ‘ｇａｎ９１，ＷＡＮＧＪｉａｎ—ｈｕａｌ，ＧＥＮＧＹｉｎｇ－ｓａｎ。．ＳＨＩＣａｎｇ‘ｈｕｉ２

Ｘｉ’ａｎＺｈｏｎｇｙａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；２７１００７５，Ｃｈｉｎａ）

摘要：基Ｆ场一路耦合计算模型，采用有限元软件对于式空

感。但是其结果不便于用到温度场和应力场的计算中。文ｆ４］采用有限元法计算空心电抗器的磁场和电感，这种方法不需要计算电抗器各层导线的自感及导线间的互感，并且具有较高的准确度，但是需要事先给出各层导线的电流密度．然而在空心电抗器的设计过程中并不知道各层导线的电流和电流密度，而各层导线两端的电压却是已知的。笔者采用有限元软件ＡＮＳＹＳ作为计算工具，建立了空心电抗器的

心电抗器的磁场和电感进行了计算和分析。以一种空心电抗器为例．给ｊⅡｒ磁场分布图以及各个包封的电流和电流密度值。将电流、电感和损耗的计算值与实测值进行比较，表明场一路耦合计锋方法具有较高的准确度，可满足空心电抗器的］．程设计要求。

关键词：空心电抗器：磁场；电感中围分类号：ＴＭ４７２

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

文献标识码：Ａ

ｃｏｕｐｌｅｄｆｉｅｌｄ—ｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｏｆａｉｒ－ｃｏｒｅ

ｒｅａｃｔｏｒ

ａｒｅ

ｆｉｅｌｄａｎｄｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ

ｃｏｍｐｕｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇ

场一路耦合计算模型，采用耦合计算方法求解磁场和电感，各层导线中的电流和电流密度是需要计算的

未知量。

Ａ——上接线臂Ｂ——线圈

Ｃ——下接线臂

ＧＨ

ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃ６ｅｌｄａｎｄｔｈｅ

ｃｕｒｒｅｎｔ

ｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｏｆ

ｏｎｅ

ｔｙｐｅ

ｏｆａｉｒ－ｃｏｒｅｒｅａｃｔｏｒａｒｅ

ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ

Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃａｌｅｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅｓｗｉｔｈｍｅａｓｕｒｅｄ

ｖａｌｕｅｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏＩｍｓｅｄｍｅｔｈｅｄｈａｓｈｉｇｈ

ａｃｃｕｒａｃｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒ－ｃｏｒｅｒｅａｃｔｏｒ；ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ；ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ

口—一绝缘子

Ｅ——底座

Ｆ——撑条

Ｇ——玻璃纤维

１

概述

电抗器是在电力系统中用于限流、稳压和无功

圈１

Ｈ——铝导线

于式空心电抗器结掏

补偿等方面的一种电感设备，它有空心式、铁心式和饱和式３种基本类型。干式空心电抗器结构如图１所示…．它只有绕组．没有铁心．实质上就是一个空心的电感绕组．有多个包封组成，包封之间存在撑条。每个包封又由多层小直径铝导线绕制而成。每层导线是一个独芷支路．整个包封由多个这样的支路并联而成。

空心电抗器的磁场和电感计算是对空心电抗器进行优化设计的一个关键，也是计算各层导线的涡流以及进一步计算电抗器温度场和应力分布的基础。文ｆ２，３】采用解析法计算空心电抗器的磁场和电

收稿日期：２００３一Ｏｌ一０７：修回日期：２００３—０２—２８

２磁场一电路耦合计算

２．１数学模型

在计算磁场时，将干式空心电抗器简化为二维轴对称模型进行计算。空心电抗器各层铝导线上接有工频交流电压．在圆柱坐标系下．矢量磁位Ａ仅有周向分量，即Ａ＝Ａ。巩满足泊松方程：

盟＋上尝一鲁＋兽＾

。，，３．ｒ２。ｒ

ａｒｒ２。ａ＝２＝＇－ｇｏ。“

（１）

、‘７

第ｉ层导线的端电压方程为：

Ⅱ＝ｉ月。＋旦磐

（２）

万方数据　

Ｌ３ｃ］】

ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓ

Ｖ０１．３９

Ｎｏ．３

廿，＝Ⅳ。ｌＪＳ

ＶＡ ｄＳ＝｝Ａ ｄｌ

Ｊ，

式中：廿．为第ｉ层导线的磁链；＾‘为导线匝数。在各个包封的玻璃纤维和包封周围的空气中矢量磁位Ａ满足拉普拉斯方程：

蝉＋上盟一卑＋婆：０

ｄ

ｒ‘

ｒ０ｒｒ‘ｄ０‘

２．２有限元模型

以额定容量、系统额定电压和额定电抗率分别为１

２００ｋｖａｒ．３５ｋＶ．１ …… 此处隐藏：3310字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……