随着电网规模和发电机容量的不断增加,高压换流变压器作为高电压直流输变电系统中重要的设备,电压等级也在不断提高。高压换流变压器不仅在运行时受到交直流共同作用,而且负载电流中含有大量高次谐波,造成高压换流变压器比普通电力变压器结构更复杂,因此引发的绝缘问题和局部过热问题也更容易发生,因此开展高压换流变压器三维建模、漏磁场分析、附加损耗计算和降损降温措施的研究对于其设计制造具有重要意义。本文以一台型号为ZZDPZ-321100/500的500kV高压换流变压器为研究对象,具体工作如下:(1)选择电磁场有限元计算软件Magnet分别采用表面阻抗法和分层法对国际基准模型TEAM Problem 21的钢板杂散损耗进行了计算,通过与实验值对比证明表面阻抗法更适合三维杂散损耗计算;(2)根据涡流场有限元分析原理,基于Visual Basic 6.0开发了高压换流变压器附加损耗计算专用程序MA-3D。首先应用该程序通过调用Magnet完成对换流变压器的参数化建模和求解;然后通过脚本计算获得基波下的附加损耗,结合国际标准IEC 61378-2方法计算绕组和结构件的各次谐波损耗,其中针对绕组在不同谐波下趋肤深度不同特点,引入谐波损耗因子对绕组涡流损耗方法进行修正,修正后结果与试验值的误差由13.70%降低到9.75%,说明该因子的正确性;最后得到负载损耗与试验值误差是0.65%,充分证明了该程序正确性;(3)介绍了油箱屏蔽原理,利用开发程序计算了不同厚度油箱铜屏蔽和油箱磁屏蔽的附加损耗,结果说明10mm油箱磁屏蔽更适合高压换流变压器。计算了高压换流变压器增加夹件磁屏蔽的附加损耗,结果表明该项措施可以有效地降低附加损耗,证明了增加该配件的合理性和必要性;(4)结合传热学基本理论和工程经验公式,确定了高压换流变压器结构件的换热系数和表面温度条件,将计算模型导入温度场软件ThermNet中,通过磁-热耦合方法对有无夹件屏蔽变压器模型进行仿真,结果说明安装夹件磁屏蔽可以通过降低结构件损耗,从而降低结构件温升。