CRT(Controllable Reactor of Transformer Type,变压器式可控电抗器)是一种适用于电力系统超高压输电线路的无功补偿装置,对于维持系统电压水平具有重要作用。本文以CRT的两种代表性结构即同心式CRT和分裂式磁集成CRT为研究对象,就CRT的短路阻抗计算、损耗计算以及温升分布进行了研究。(1)论文首先分析了CRT的工作原理,对两种代表性结构从“高阻抗、弱耦合”的设计原则出发,对比分析各自的结构设计特点。同心式结构通过在控制绕组中串联限流电感以满足容量需要,通过控制策略可以实现绕组之间的无耦合;分裂式磁集成结构通过选取与铁心磁导率不同的铁磁材料组成的饼状中间铁心以满足容量需要,且结构本身已实现绕组之间的弱耦合,但是又引入了中间铁心的结构复杂、材料选型困难、制造难以实现等问题。据此,基于CRT的设计原则确定了两种CRT的结构参数,并在使用相同铁磁材料的前提下,针对分裂式结构的中间铁心部分特别提出了矩形结构加气隙的简化设计方法。(2)由于CRT运行时二次侧相当于短路状态,所以短路阻抗是一个重要参数,而短路阻抗中短路电抗占绝大部分比例。CRT的短路电抗主要有三种计算方法:自互电抗法、短路电抗法和有限元法。从原理上对三种方法进行了分析,且分别从计算量、适用性、数值精度以及计算误差等方面对三种方法进行了对比分析。就计算量而言,短路电抗法最简练,但只能计算简化的结构;有限元法虽然计算用时长,但适用性广、精度高,并且在有限元模型的基础上可以对损耗以及更进一步的温升问题进行计算。在简单结构的工程计算中,虽然自互电抗法比短路电抗法更复杂,但是由自互电抗矩阵可以计算得到短路电抗矩阵,反之则不行。然而在需要高精度且结构较复杂的情况下,有限元法是最适宜的方法。(3)损耗的计算和温度特性的研究对CRT的优化设计至关重要,准确计算电流是计算损耗的前提。搭建两绕组同心式CRT实验样机,通过比较实验与仿真结果,验证了在有限元瞬态场中场路耦合计算电流的正确性。在分析有限元计算损耗原理的基础上,仿真计算两种结构额定容量下进入稳定运行状态后的铁心损耗及绕组损耗。分裂式结构由于铁心结构复杂且用量大,铁心损耗相对较高;而同心式结构绕组损耗相对较大。同心式CRT为了设置限流电感所需引入的附加设备会导致损耗加大,并且由于铁心损耗所占比例较低,相同容量下的两种结构设备本身的总损耗相差很小。(4)对铁心和绕组进行传热分析,以两种结构的CRT作为算例,建立“电磁—热”计算模型,将额定容量下所得的损耗作为温度场的激励得到各部件温升分布情况。仿真结果表明,损耗和温升与CRT结构、绕组布置以及容量有着密切的关系,在改进同心式CRT的绕组布置后,其绕组损耗有所降低,各部分温升也发生了变化。因此,对CRT的优化需要从多方面因素综合进行考虑。本文所采用的方法和所获得的结论对于CRT的设计制造具有一定的指导意义。