文档介绍：本科毕业设计(论文)外文参考文献译文及原文学院自动化学院专业电气工程及其自动化(电力系统自动化方向)年级班别2011级3班学号学生指导教师2015年3月10日通过对磁场的分析改进超高压变电站扩展连接器的设计JoanHernández-Guiterasa,Jordi-RogerRibaa,⇑,icadeCatalunya,ElectricalEngineeringDepartment,08222Terrassa,icadeCatalunya,ElectronicEngineeringDepartment,08222Terrassa,Spain摘要:在世界上很多的国家,电力需求的增长比输电容量的发展更快。由于环境的限制、社会的担忧以及经济上的投入,建设新的输电线路是一项严峻的挑战。除此以外,输电网经常要承担接近额定容量的负载。因此,提高输电系统的效率和可靠性受到了关注。这项研究主要针对一个400KV,3000A,50Hz的超高压变电站扩展连接器,用于连接两个母线直径均为150mm的变电站。该变电站连接器是一个四线制的铝导线,为母线之间的相互电能传输提供了路径。前期的初步试验显示:电流在输电线路中的不平衡分布,主要是受到了距离的影响。应用一个三维的有限元素法,可以改进设计,以及对改进前后两个版本的连接器的电磁性能和热性能进行评估比较。这份报告中将提出:在实验室条件下的检验已经验证了仿真方法的准确性。这也许将会是促进变电站连接器设计进程的一个很有价值的工具。因此,将不仅仅提高其热性能,还将提高其可靠性。关键词:变电站连接器、超高压、电力传输系统、有限单元法、数值模拟、临近效应、,连同分散的和可再生能源份额的增长促进超高压和特高压电力传输系统[1]的建设和研究。除此以外,这些传输系统将减小最大限度地减少功率传输的损耗,同时在最小的经济损失[2]提高最大负载量。尽管用于变电站连接器的资金是整个变电站投入中非常小的一部分,但他们却是当中最薄弱的环节。因此,失去连接器会导致电力系统的故障,更进一步则会带来维修的费用[3],重大的经济损失和严重的社会影响。不过,在技术文献[4](technicalliterature)中只能找到很少关于在不利条件下连接器状态的研究。在最近几年,螺栓型连接器成为使用最普遍的型号,其装配和拆卸相比压缩式连接器更加轻松。变电站连接器是有一组特殊的螺栓式连接器组成的。连接器的电阻,通常携带着很大的电流,1[5][6]所制定的电学和热学标准[3],这是一项很关键的参数。众所周知,由单导体产生的交流磁场中得电磁效应与多导体[7]中所产生的是不同的。例如,在一个三导体平面配置中,外导体比中央导体[7]携带更多地电流,因此产生横多的交流功率损耗。此外,总的交流损耗随着与导体之间距离的减少而增加。单导体与多导体配置的不同,主要是由于涡流效应、集肤效应和临近效应[8]。在交流电流中,电流在导体截面分布不均匀主要由于趋肤效应。在周边环境中,有其他承载电流的导体,它们产生的磁场扭曲了原本的总磁场分布。因此,会导致一个不均匀的磁场分布,通常被归结为临近的导体[9]磁场产生的影响而被我们认为是邻近效应。因此,所得到的磁场分布是导体之间不同的邻近效应的共同影响的结果。这些因素会进一步影响感应涡流,功率损耗和热损耗,所以在设计变电站连接器时必须考虑这些因素。邻近效应在不同领域中都有重要应用,包括三相大电流母线[8],变压器的绕组、旋转电机[9]以及国产的感应系统[10]。对于电机,由交流磁场中的涡流产生的邻近功率损耗随着力量和速度的增加[11]变得更为重要。对于平行导体,邻近效应可以促进不平衡电流在不同的平行路径中的分布。这个不对称的电流通常通过导线换位[12]将其减至最小。如果这个不对称电流无法被抵消,设备的总体性能会受到很大的影响:自身的功率损耗会增加,热量散失也会产生。功率损耗可以分为焦耳损耗(由RMS或均方根电流引起的损耗);集肤效应损耗(可以理解为集肤效应导致焦耳损耗的增量部分);以及邻近损耗(由导线在外部磁场[13]中产生的涡流引起)。扩展变电站的连接器使用四分裂的铝导线来连接两个变电站的母线。这些导线唯母线提供了可导通的路径。因此,为了优化它们的热性质,最大的可挖掘潜力在于优化连接器的几何形状,即对于导线几何定位的选择。三维有限元(FEM)是对复杂问题[14]进行模拟仿真时的有效工具。因此,当一个变电站连接器处于多线而且复杂的的情况下,三维有限元法是一个有用的工具,它可以用来计算由于邻近效应和趋肤效应[12]所导致的分配不均匀的电流并优化其性能。在一个有限热元模型中,可以对这种热冲击的影响进行详细的分析。为此,耦合的磁涡流和热模型是模拟地下电力电缆[15]的。如之前所述