论文部分内容阅读
摘要：干式空心电抗器因具有线性度好、起始电压分布均匀、噪音低、维修方便等优点，被广泛的应用在电力系统当中。但由于这种电抗器具有特殊的结构形式，造成它在运行时会在附近产生强烈的工频磁场，强磁场的产生不仅会影响周围的电气设备，而且会对变电站职工作业构成安全隐患。本文建立了考虑涡流影响的空心电抗器磁场计算模型，通过分析、总结仿真结果，找出电抗器在运行过程中磁场的分布规律，从而为电抗器的设计安装提供理论依据。
关键词：干式空心电抗器；工频；磁场；
一、引言
随着电力系统的快速发展，电网不断扩大，高电压等级变电站日益增多。电力电抗器作为调节、稳定系统的主要设备，在电力系统中起着必不可少的作用。其中空心电抗器相较于其它电抗器，具有结构简单、相性好、损耗低、维修方便体积小、重量轻等优点，因此得到了迅速的发展和广泛的应用。但是，由于它是空心结构，导致在运行时会在附近产生强烈的工频磁场。这些磁场不仅会干扰周围仪器仪表等设备的正常运行，还会影响暴露于该磁场下工作人员的身体健康。
随着人们环保意识的加强，由输变站设备产生的工频电磁场所引起的环保电磁污染问题也日益受到人们的重视，因此相关电力行业也做了大量的监测和研究工作。本文中考虑了涡流的影响，采用混合有限元方法建立了空心电抗器磁场计算模型，通过分析和总结仿真结果，找出电抗器在运行时磁场的分布规律，从而为电抗器的设计安装提供理论依据，保证电气设备的安全运行和工作人员的安全作业。
二、混合有限元模型及算法
1、计算模型
三、空心电抗器的仿真与测量
1、仿真模型
本文通过利用电磁场仿真软件Maxwell 3D对某500KV变电站的35KV电抗器组作了建模仿真，该电抗器组为品字形排列，可见图2，单相容量为15000kvar，额定电压为35500/ V，额定电流为753A，电抗为26.25Ω。各个电抗器中有11个包封，两包封间的气道宽度为25mm，线圈高度为1860mm。相邻电抗器间的中心距5.2m，每相电抗器与三相电抗器中心的距离3m。由于主要分析的是电抗器附近的磁场分布，在进行电抗器仿真模型的建立时要做以下假设：
（1）不考虑磁场分布会受到大地的影响，将大地磁导率与空气磁导率设为相同；
（2）不考虑端部绝缘厚度与包封的外绝缘；
（3）因为细导线密绕，将各个绕组包看做通有相同源电流密度的整体进行考虑；
（4）流过每相电抗器中各包封的电流相位一致，将三相电抗器的运行作为平衡状态。
从图5中可以发现，当圆心为三相电抗器中心，半径为5m的圆内半径，大部分区域磁感应强度高于2mT，最大处甚至接近于5mT，所以，在该区域中要加强对便携式设备的防磁保护，确保设备的安全可靠性，特备是针对一些防磁性能差的精密仪器。从图5的计算结果中可以发现，当半径为8m的圆外区域，磁感应强度低于500μT，所以，可将工作人员巡视路线设置在该范围以外。
五、结论
本文通过对空心电抗器磁场建立了混合有限元模型，对计算结果和现场测量进行分析总结，发现两者磁场的变化一致，说明该模式可以用于电磁场附近磁场的计算。通过混合有限模型可以对相关产品的参数以及变电站的实际情况进行磁场分布的预评估，从而为相关部门选择合适的安装方式提供理论依据。
参考文献：
[1]李永明，徐禄文，俞集辉，季娟，汪泉弟. 35kV干式空心电抗器下工频磁场抑制[J]. 高电压技术，2010，12：2960-2965.
[2]季娟. 空心电抗器工频磁场计算及改善磁场分布的研究[D].重庆大学，2009.
[3]杜华珠，文习山，鲁海亮，姜志鹏. 35kV三相空心电抗器组的磁场分布[J]. 高电压技术，2012，11：2858-2862.
[4]欧阳樟，刘全峰，梁艺超，李显国，李少刚. 干式空心电抗器工频磁场屏蔽方法的研究[J]. 电力电容器与无功补偿，2013，06：66-73+79.
[5]代忠滨. 干式空心电抗器损耗及温度场研究[D].沈阳工业大学，2012.
关键词：干式空心电抗器；工频；磁场；
一、引言
随着电力系统的快速发展，电网不断扩大，高电压等级变电站日益增多。电力电抗器作为调节、稳定系统的主要设备，在电力系统中起着必不可少的作用。其中空心电抗器相较于其它电抗器，具有结构简单、相性好、损耗低、维修方便体积小、重量轻等优点，因此得到了迅速的发展和广泛的应用。但是，由于它是空心结构，导致在运行时会在附近产生强烈的工频磁场。这些磁场不仅会干扰周围仪器仪表等设备的正常运行，还会影响暴露于该磁场下工作人员的身体健康。
随着人们环保意识的加强，由输变站设备产生的工频电磁场所引起的环保电磁污染问题也日益受到人们的重视，因此相关电力行业也做了大量的监测和研究工作。本文中考虑了涡流的影响，采用混合有限元方法建立了空心电抗器磁场计算模型，通过分析和总结仿真结果，找出电抗器在运行时磁场的分布规律，从而为电抗器的设计安装提供理论依据，保证电气设备的安全运行和工作人员的安全作业。
二、混合有限元模型及算法
1、计算模型
三、空心电抗器的仿真与测量
1、仿真模型
本文通过利用电磁场仿真软件Maxwell 3D对某500KV变电站的35KV电抗器组作了建模仿真，该电抗器组为品字形排列，可见图2，单相容量为15000kvar，额定电压为35500/ V，额定电流为753A，电抗为26.25Ω。各个电抗器中有11个包封，两包封间的气道宽度为25mm，线圈高度为1860mm。相邻电抗器间的中心距5.2m，每相电抗器与三相电抗器中心的距离3m。由于主要分析的是电抗器附近的磁场分布，在进行电抗器仿真模型的建立时要做以下假设：
（1）不考虑磁场分布会受到大地的影响，将大地磁导率与空气磁导率设为相同；
（2）不考虑端部绝缘厚度与包封的外绝缘；
（3）因为细导线密绕，将各个绕组包看做通有相同源电流密度的整体进行考虑；
（4）流过每相电抗器中各包封的电流相位一致，将三相电抗器的运行作为平衡状态。
从图5中可以发现，当圆心为三相电抗器中心，半径为5m的圆内半径，大部分区域磁感应强度高于2mT，最大处甚至接近于5mT，所以，在该区域中要加强对便携式设备的防磁保护，确保设备的安全可靠性，特备是针对一些防磁性能差的精密仪器。从图5的计算结果中可以发现，当半径为8m的圆外区域，磁感应强度低于500μT，所以，可将工作人员巡视路线设置在该范围以外。
五、结论
本文通过对空心电抗器磁场建立了混合有限元模型，对计算结果和现场测量进行分析总结，发现两者磁场的变化一致，说明该模式可以用于电磁场附近磁场的计算。通过混合有限模型可以对相关产品的参数以及变电站的实际情况进行磁场分布的预评估，从而为相关部门选择合适的安装方式提供理论依据。
参考文献：
[1]李永明，徐禄文，俞集辉，季娟，汪泉弟. 35kV干式空心电抗器下工频磁场抑制[J]. 高电压技术，2010，12：2960-2965.
[2]季娟. 空心电抗器工频磁场计算及改善磁场分布的研究[D].重庆大学，2009.
[3]杜华珠，文习山，鲁海亮，姜志鹏. 35kV三相空心电抗器组的磁场分布[J]. 高电压技术，2012，11：2858-2862.
[4]欧阳樟，刘全峰，梁艺超，李显国，李少刚. 干式空心电抗器工频磁场屏蔽方法的研究[J]. 电力电容器与无功补偿，2013，06：66-73+79.
[5]代忠滨. 干式空心电抗器损耗及温度场研究[D].沈阳工业大学，2012.