多工况下同步调相机定子线棒环流损耗计算

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同步调相机是特高压电网中重要的无功补偿设备,定子线棒作为同步调相机的重要组成部分,其相关的优化设计与制造技术是同步调相机设计中的重要问题。调相机定子铁心较长,定子线棒通常采用540°换位方式。定子线棒在定子槽部漏磁通和端部漏磁通的作用下,在各股线上产生各不相同的漏磁感应电动势,使得任意两根股线构成的回路之间存在电动势差,进而形成环流,产生环流损耗,严重影响同步调相机的使用寿命和运行安全。本文以一台300MVar的大容量同步调相机为例,对同步调相机在不同工况下的定子换位线棒环流损耗进行了计算。针对调相机定子线棒540°换位方式下的环流损耗计算问题,提出了等效股线回路法,采用等效面积法推导了同步调相机定子线棒540°换位与540°加空换位的槽部互感漏电抗等效计算方法,并基于基尔霍夫定律与安培环路定理列出计算单槽内定子线棒股线电流的方程组。将540°加空换位的槽部互感漏电抗等效计算方法与粒子群优化算法结合,提出基于PSO的调相机定子线棒空换位环流损耗优化算法。采用该优化算法以降低同步调相机定子线棒环流损耗为优化目标,选取540°加空换位的换位方式中的空换位段长度和位置为优化变量,对同步调相机定子线棒换位方式进行优化设计,提出双层异构式换位方法,有效降低了定子线棒环流损耗。采用有限元法计算调相机定子线棒540°换位方式及双层异构式换位方式的定子线棒股线电流与环流损耗,将计算结果与等效股线回路法的计算结果进行对比,验证了计算调相机定子线棒环流损耗的等效股线回路法的准确性,并采用等效股线回路法计算调相机在不同运行工况下的定子线棒环流损耗。
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