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高电压技术 2023年第6期49卷 2385-2396页

作者：侯世英王留洋杨帆王革鹏姜慧王鹏博输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 西安西电变压器有限责任公司西安710077

桥臂电抗器受到交变电磁力作用而处于振动状态,产生的噪声引起了不可忽视的环境干扰问题。针对该问题,根据关键参数计算结果建立了桥臂电抗器的电磁-振动-声多场耦合模型,分析了桥臂电抗器主要振动频率特性和噪声辐射方向效应,研究了交... 详细信息

桥臂电抗器受到交变电磁力作用而处于振动状态,产生的噪声引起了不可忽视的环境干扰问题。针对该问题,根据关键参数计算结果建立了桥臂电抗器的电磁-振动-声多场耦合模型,分析了桥臂电抗器主要振动频率特性和噪声辐射方向效应,研究了交直流复合工况和边界吸声系数对噪声的影响规律。结果表明:噪声分布的方向性主要由固有频率振型决定,直流与交流分量的相互作用将影响噪声分布的主要方向;提升周围边界吸声系数可以降低声压级水平。进一步获得了加隔音装置后电抗器的声场仿真结果,利用正交试验和方差分析研究了隔音装置参数对声压级水平和材料用量的影响程度,构建了基于Kriging代理模型的隔音装置多目标优化模型。优化后结构的降噪效果显著,其中声压级水平下降15.2%,隔音装置材料用量减少8.9%。

关键词：桥臂电抗器有限元方法振动噪声特性交直流复合工况优化设计

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桥臂电抗器轴向分割结构的优化设计方法

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高电压技术 2022年第10期48卷 3946-3954页

作者：侯启鑫李庆民邹亮孙玉鑫刘青松华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 山东大学电气工程学院济南250061 南方电网超高压输电公司检修试验中心广州510663

桥臂电抗器串接在柔性直流输电系统换流阀的每条支路中,作为关键部件,存在温升分布不均的问题,会诱发一系列故障,从而威胁电网的稳定运行。而现有设计方法不适用于交直流复合工况,也不能有效解决局部温升过高的问题。为此,提出了轴向分... 详细信息

桥臂电抗器串接在柔性直流输电系统换流阀的每条支路中,作为关键部件,存在温升分布不均的问题,会诱发一系列故障,从而威胁电网的稳定运行。而现有设计方法不适用于交直流复合工况,也不能有效解决局部温升过高的问题。为此,提出了轴向分割结构设计,通过增大各包封有效单位面积散热量来提高电抗器的散热性能,根据热边界层空气运动形式得到包封温差随分割位置的变化关系,并确定最优分割比例;同时,对约束方程做系数修正,以使其在交直流复合工况下满足设计要求。针对轴向分割结构的800 kV桥臂电抗器实例,结合等电阻电压法得到结构参数和包封电流等参数。与传统结构相比,该设计将包封温差由45.6℃缩小至37.4℃,将各包封的热点温升由58.3℃降至44.5℃。最后通过温升试验验证了计算的有效性。

关键词：柔性直流桥臂电抗器温升轴向分割结构交直流复合工况包封温差

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柔直换流阀桥臂电抗器包封参数设计研究

柔直换流阀桥臂电抗器包封参数设计研究

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作者：侯启鑫华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

桥臂电抗器串接在柔性直流输电系统换流阀的每条支路中,作为关键部件,存在温升分布不均的问题,会诱发一系列故障,威胁电网稳定运行。同时随着交直流输电工程的混联规模不断扩大,桥臂电抗器的工况日益复杂。现有的桥臂电抗器设计方法不... 详细信息

桥臂电抗器串接在柔性直流输电系统换流阀的每条支路中,作为关键部件,存在温升分布不均的问题,会诱发一系列故障,威胁电网稳定运行。同时随着交直流输电工程的混联规模不断扩大,桥臂电抗器的工况日益复杂。现有的桥臂电抗器设计方法不能满足交直流复合工况的复杂需求,也不能有效解决局部温升过大的问题。因此,在设计中平衡电流在包封中的分配,避免桥臂电抗器在运行中出现某个包封过热等问题具有重要意义。针对桥臂电抗器的电磁计算,基于现有设计方法的优缺点,本文提出两种包封参数优化设计方法。首先完成了不同放置方式下的多包封电感模块化计算,由此推导出各并联支路的等效电压方程组;在此基础上,结合桥臂电抗器实际设计,得到等电流密度法、等电阻电压法和等温升法的优缺点。同时,针对现有设计方法不能同时满足多个约束条件的情况,提出基于权重系数混合约束的综合优化设计方法,对于乌东德±800kV桥臂电抗器,与等电阻电压法和等温升法相比,综合性能提升24.3%、28.5%;为改善包封温升分布、匹配不同位置包封的发热与散热性能,提出面向温升均衡分布的内外包封差异化约束优化设计,对于乌东德±800 kV桥臂电抗器,与等电阻电压法、等温升法相比,包封温差分别下降了16.4%、12.5%。形成一套适用于交直流复合工况的桥臂电抗器设计方法。本文建立包封等效电磁模型,考虑到实际的过负荷、谐波工况,得到桥臂电抗器各并联包封支路交流电流、直流电流分配规律;基于实际工况对设计的制约和影响,利用梯度下降法,提出一套适用于该种情况下的参数调整方法,对于乌东德±800 kV桥臂电抗器,面向等温升的优化目标,使各包封温升最大值与最小值之差降至0.9 K,面向等电阻电压的优化目标,使各包封电阻电压最大值与最小值之差降至0.1 V。提出两种改善包封温升分布的新型电抗器结构。本文提出了电抗器轴向分割设计结构、径向分层结构,分别通过增大各包封的有效单位面积散热量、增大散热面积,以改善包封温升分布。对于乌东德±800kV桥臂电抗器,与传统一体化结构相比,轴向分割结构的包封温差由45.6 K缩小至37.4 K、包封热点温升由58.3 K降至44.5 K,径向分层结构的包封热点温升下降了 33.9%。形成一套能够体现出计算细节的模块化功能化的桥臂电抗器设计软件。本文将各种设计方法纳入其中,针对具体的交直流复合工况进行优化设计,并对电抗器设计过程中涉及到的各种信息进行有效的图形示意,最后通过温升试验验证了软件设计的有效性。

关键词：桥臂电抗器交直流复合工况温升分布设计方法软件开发

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