【摘 要】
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随着我国高压直流输电系统的建立和发展,输变电产业中电气设备的实际工作条件日趋复杂,电力系统中谐波对电气设备的危害愈加严重,谐波磁场作用下电气设备的损耗、温升、噪声显著增加,影响其安全可靠运行。本文重点研究不同谐波激励(包括高次谐波单独激励、基波叠加高次谐波共同激励)条件下,针对变压器、平波电抗器等设备的不同类型(包括铜、低磁钢20Mn23Al和取向电工钢B30P105)结构件的杂散损耗,给出了不同
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随着我国高压直流输电系统的建立和发展,输变电产业中电气设备的实际工作条件日趋复杂,电力系统中谐波对电气设备的危害愈加严重,谐波磁场作用下电气设备的损耗、温升、噪声显著增加,影响其安全可靠运行。本文重点研究不同谐波激励(包括高次谐波单独激励、基波叠加高次谐波共同激励)条件下,针对变压器、平波电抗器等设备的不同类型(包括铜、低磁钢20Mn23Al和取向电工钢B30P105)结构件的杂散损耗,给出了不同的计算方法,并对杂散损耗的计算结果进行了实验验证。本文主要研究内容如下:(1)基于P21~a-0基准模型,对谐波磁场作用下变压器非铁磁结构件的杂散损耗进行研究。通过搭建实验平台,采用时域和频域法,分别测量获取谐波激励下模型中低磁钢板的损耗,并对两种测量结果进行对比分析,进而提出在基波叠加高次谐波激励下采用频域法仿真计算非铁磁结构件杂散损耗的实用措施,并进行了实验验证。结果表明:频域法的计算精度满足设计需要,且计算时间更短。(2)通过参考IEC61378-2标准提供的换流变压器谐波损耗计算方法,推导并建立了计算变压器铜屏蔽杂散损耗的解析公式,基于P21~c-EM1简化模型对解析公式的计算结果进行实验验证。结果表明:铜板的基波损耗计算结果与实验值基本一致;基波叠加多次谐波激励下的铜板损耗与各次谐波单独激励下铜板损耗之和大致相同;在激励电流频率相同下,铜板的杂散损耗与电流大小的平方满足一定的比例关系;在激励电流大小相同下,铜板的杂散损耗与电流频率的比例关系不满足IEC标准给出的频率特性。通过考虑磁场分布对结构件损耗的影响对频率特性进行修正,同时将修正结果与实验值进行对比,验证了修正因子的合理性。(3)设计并制作简化的油浸式平波电抗器实验模型,在不同的谐波激励条件下对平波电抗器外磁屏蔽框中的杂散损耗进行实验研究;搭建谐波磁性能测试平台,基于所测得的硅钢叠片磁性能数据,采用查询损耗曲线法对磁屏蔽框的杂散损耗进行有限元仿真计算,并进行了实验验证。结果表明:磁屏蔽框谐波损耗的计算结果与实验结果具有较好的一致性,验证了仿真计算方法的正确性。本文所得结果和结论可为电力变压器等电磁装置的结构件在谐波激励下的杂散损耗计算和结构优化设计提供参考。
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