特高压并联电抗器铁心振动研究及仿真分析

摘要

近年来，随着我国用电需求快速增长和绿色清洁能源的迫切需求，中国进入了超、特高压输变电工程的高速发展时期。特高压并联电抗器作为远距离输电系统的关键设备，主要用于补偿电力系统的无功容量，降低动态电压，对电力电容器的安全运行，改善系统电压波形，同时对电网质量及安全、经济运行起了良好的作用。伴随着电压、容量的增加和电力系统技术水平的提高，在特高压并联电抗器中，振动和噪声问题尤其突出，而特高压并联电抗器的振动主要就是由于铁心振动引起的。
　　特高压并联电抗器的核心问题是由于铁心振动带来的本体振动和噪声大的问题，威胁设备及电网的安全运行。本文通过对对特高压并联电抗器在100Hz频率下的铁心振动进行了仿真，对电抗器的铁心进行三维建模，对铁心和铁轭的电磁力及夹件、压梁、器身磁屏蔽等钢结构件受力进行仿真计算;对特高压并联电抗器进行整体的瞬态振动响应分析，求得电抗器整体在各时刻受到的瞬态振动力，得出各区域振动位移仿真数据;通过对铁心约束数、约束程度对特高压并联电抗器铁心固有频率的影响进行研究，求解前五阶的固有频率，同时对特高压并联电抗器固有频率进行仿真分析，得到特高压并联电抗器的各阶固有频率。
　　基于此，为抑制特高压并联电抗器铁心振动，采用了五处压紧及止退系统;通过对铁心夹紧结构材料疲劳特性进行研究，在铁心夹紧结构件的关键部位选择特殊的材料来提高铁心夹紧结构强度;同时通过选取合理的磁通密度、心柱及铁轭尺寸，选取低磁致伸缩率的优质硅钢片抑制特高压并联电抗器铁心振动。最后通过对铁心振动与油箱振动的测量，对比仿真分析结果，验证铁心振动抑制措施的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 特高压并联电抗器研究现状

1．2．1 产品市场现状

1．2．2 理论研究现状

1．3 课题研究内容

第2章 特高压并联电抗器铁心振动原理简述

2．1 并联电抗器铁心振动产生的原理

2．2 并联电抗器铁心结构电磁分析

2．3 并联电抗器铁心饼电磁力分布研究

2．4 本章小结

第3章 特高压并联电抗器铁心振动建模仿真分析

3．1 并联电抗器铁心振动建模

3．1．1 铁心装配模型

3．1．2 铁心饼、垫块与结构件模型

3．2 电抗器铁心振动力仿真计算

3．2．1 并联电抗器心柱受力仿真计算

3．2．2 并联电抗器夹件、压梁等钢结构件受力仿真计算

3．2．3 并联电抗器铁心各部件受力仿真结果分析

3．3 电抗器固有频率计算及模态仿真

3．3．1 电抗器几种边界约束情况下的固有频率计算

3．3．2 单个铁心饼模态仿真计算

3．3．3 电抗器铁心整体模态分析

3．3．4 基于模态振型仿真结果分析

3．4 特高压并联电抗器铁心整体振动位移仿真分析

3．5 本章小结

第4章 电抗器铁心振动抑制措施技术研究

4．1 抑制铁心振动铁心结构设计

4．2 抑制铁心振动铁心结构件材料设计

4．3 抑制铁心振动其他措施技术研究

4．4 本章小结

第5章 并联电抗器振动检测试验方案及数据分析

5．1 铁心振动检测试验方案及数据分析

5．1．1 光纤振动传感器安装方案

5．1．2 铁心振动数据分析

5．2 整体振动测量试验方案及数据分析

5．2．1 整体振动测量方案

5．2．2 电抗器整体振动测量数据及数据分析

5．3．本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢