大型换流变压器损耗分析与计算

论文摘要

换流变压器是特高压直流输电系统中的重要设备,其运行可靠性直接影响整个系统的安全运行。随着国民经济的增长,直流输电系统的电压等级越来越高,容量越来越大,换流变压器的电压等级和容量增大,导致换流变压器的谐波和漏磁场增强,涡流损耗增大。由于换流变压器的损耗会影响到高压直流输电系统的经济性和可靠性,同时损耗的数据又是电力系统试验和运行的重要数据,对换流变压器的损耗进行分析与计算具有重要的技术与经济意义。本文主要对大型换流变压器的损耗进行了分析与计算。首先阐述了换流变压器的工作原理和结构特点,在此基础上分别对空载损耗、谐波和漏磁引起的损耗进行了分析和计算并提出降低损耗的措施。对空载损耗运用工厂计算方法进行计算;为了计算谐波损耗模拟了12脉动换流器的谐波电流波形,通过傅里叶分析得到各次谐波电流有效值,并运用两种不同的计算方法进行计算,对结果进行对比分析;运用有限元方法对换流变压器内部漏磁场进行仿真与计算,通过二维与三维相结合的有限元分析得到换流变压器瞬态漏磁场的分布与漏磁引起的涡流损耗。本文的研究成果对国内特高压换流变压器的设计与制造,保障特高压直流输电系统的安全运行具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 直流输电工程概述
• 1.2.1 直流输电系统构成
• 1.2.2 高压直流输电工程相对于交流输电的特点
• 1.3 国内外研究现状及趋势
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 换流变压器的特点与空载损耗分析
• 2.1 换流变压器的结构和运行特点
• 2.2 空载损耗的产生机理
• 2.2.1 磁滞损耗
• 2.2.2 涡流损耗
• 2.3 换流变压器铁心损耗的影响因素
• p0'>2.3.1 空载损耗附加系数K_p0
• 0'>2.3.2 单位损耗p₀
• 2.3.3 铁心重量G
• 2.4 直流偏磁对空载损耗的影响
• 2.5 实例计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 换流变压器谐波损耗分析与计算
• 3.1 谐波的产生机理
• 3.1.1 电源产生谐波
• 3.1.2 输配电系统产生谐波
• 3.1.3 用电设备产生谐波
• 3.2 谐波对换流变压器损耗的影响
• 3.2.1 损耗效应
• 3.2.2 降低谐波损耗的措施
• 3.3 谐波损耗的理论计算方法
• 3.4 换流变压器谐波损耗的仿真与计算
• 3.4.1 仿真电路
• 3.4.2 傅里叶分析
• 3.4.3 理论计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 换流变压器内部瞬态漏磁场分析
• 4.1 漏磁场的产生机理与效应
• 4.1.1 漏磁场的产生机理
• 4.1.2 漏磁场产生的效应
• 4.1.3 降低涡流损耗的措施
• 4.2 有限元方法简介
• 4.3 换流变压器瞬态漏磁场的仿真与计算
• 4.3.1 创建物理环境
• 4.3.2 前处理
• 4.3.3 求解
• 4.3.4 后处理
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢