【摘 要】
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干式平波电抗器是特高压直流输电工程的重要设备,其主要作用是限制短路电流和滤除谐波。干式平波电抗器的设计、制造和运行中存在大量的电磁场、温度场和结构力场的耦合问题,数学描述和数值求解过程较为复杂,研究上述问题对特高压直流输电系统的安全运行具有重要的意义。本文以一台±800 kV/6 250 A特高压直流工程用干式平波电抗器为研究对象,构建了物理模型,并通过理论分析和解析计算求解其电感参数,以此为基础
【基金项目】
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国家自然科学基金（51777055）； 河北省自然科学基金（E2018202301）；
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干式平波电抗器是特高压直流输电工程的重要设备,其主要作用是限制短路电流和滤除谐波。干式平波电抗器的设计、制造和运行中存在大量的电磁场、温度场和结构力场的耦合问题,数学描述和数值求解过程较为复杂,研究上述问题对特高压直流输电系统的安全运行具有重要的意义。本文以一台±800 kV/6 250 A特高压直流工程用干式平波电抗器为研究对象,构建了物理模型,并通过理论分析和解析计算求解其电感参数,以此为基础计算电流分布。考虑谐波对干式平波电抗器运行特性的影响,基于电磁-热耦合模型开展损耗计算、温升计算和电动力计算:（1）建立电抗器的结构模型,并根据物理参数进行电感计算;基于等效电路模型计算各层包封绕组的电流分布。（2）以电磁场分析理论为基础,考虑谐波损耗特性,分析了电抗器的损耗构成;提出考虑谐波损耗特性的损耗计算方法,采用解析法计算包封绕组的电阻损耗、涡流损耗以及结构件中的电阻损耗,采用有限元法计算结构件中的涡流损耗并求得各层包封绕组的热源密度,求解了电抗器的电场、磁场分布。（3）以传热学理论为基础,分析电抗器的散热过程,建立了传热模型;将电磁损耗导入温度场中作为初始热源,基于有限体积法模拟电抗器的对流换热过程,并对温度场和流体场进行计算;开展温升试验研究,测量整体的热时间常数、冷热态电阻等参数以及各层包封绕组的温升热点值,结果表明仿真计算值与试验测试值误差在9.1%之内。（4）以结构力学理论为基础,建立电磁-力耦合模型,采用有限元法计算电动力;将力密度导入结构力场中作为载荷,计算电抗器的应力、形变;采用有限元法计算了电抗器的前八十阶振动模态。
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