基于电热耦合的干式直流电容器温升分布不均匀特性分析及优化

摘要

作为柔性直流输电中的关键设备,干式直流支撑用电容器在运行时由于散热条件较差,其内部温升分布呈现明显的不均匀性,严重影响了电容器的使用寿命。为此,以某型号高压大容量干式直流支撑用电容器为研究对象,提出了电容器的电热耦合分析模型,考虑了汇流排上电流密度分布特性对电容器整体温升的影响,通过试验验证了所提出模型的准确性,并利用NSGA-Ⅱ遗传算法对铜排的结构参数进行了多目标优化。结果表明,汇流铜排上的发热功率占电容器总发热功率的18.7%,计算时必须予以考虑;当铜排的厚度为1.3 mm,宽度为55 mm时,电容器的温升优化效果最好,所提出的优化方案能够有效降低电容器的运行温度。研究成果对干式直流电容器的温升计算与优化有一定的指导意义。