文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
高耦合度分裂干式空心电抗器温度场计算研究
姓名:邓秋
申请学位级别:硕士
专业:高电压与绝缘技术
指导教师:李震彪
2011-01-08
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华中科技大学硕士学位论文
摘要
高耦合度分裂干式空心电抗器是并联断路器系统的关键设备,用于并联断路器两
支路的均流和限流。高耦合度分裂干式空心电抗器包封内部最高温升是衡量其热稳定
的重要技术指标,研究高耦合度分裂干式空心电抗器工作时的温度场分布规律,有利
于优化电抗器设计,提高电抗器质量,从而提高电力系统运行的安全性与稳定性。
本文介绍了高耦合度分裂干式空心电抗器的物理结构以及高耦合度分裂干式空
心电抗器均流、限流的工作原理。通过计算高耦合度分裂干式空心电抗器单臂电感和
双臂漏感,研究包封结构参数对其单臂通流时总电感量的影响,找到匝数变化对各包
封电流分布的影响规律,用以指导并优化高耦合度分裂干式空心电抗器的热场设计。
本文采用有限元仿真软件分别计算出自然对流散热时及强制对流散热时电抗器
的稳态温升分布,并同有限差分法编程计算结果作了比较。两种方法所计算出的稳态
温升分布规律是基本吻合的:干式空心电抗器的稳态最高温升均出现在中部包封距顶
部约 10%处;电抗器下约 1/3 部分的温度随高度增加而迅速上升,但上升梯度逐渐变
小;上约 10%部分的温度随高度增加而迅速下降;对于中间部分,温度随高度增加而
平缓线性上升。
本文还分别采用有限差分法有限元仿真计算出强制对流散热时干式空心电抗器
的暂态温升分布。结果显示:干式空心电抗器各包封的暂态温升分布主要取决于各包
封的生热率,而几乎同包封两侧气道中的强制风速大小无关;干式空心电抗器各包封
暂态温升的轴向分布规律一致,即从包封底部至包封顶部,暂态温升几乎不变;干式
空心电抗器各包封的暂态最高温升随升温时间的增加而呈线性上升。
最后,针对强制风冷散热方式的干式空心电抗器,计算了其采用不同的风道及遮
雨棚结构时的气流场分布,比较了采用不同散热结构时电抗器各气道内风速分布的均
匀程度,并据此设计了经优化后的的强制风冷电抗器整体定型散热结构。

关键词:高耦合度,干式空心电抗器,有限差分法,有限元仿真,温度场
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Abstract
The tightly-coupled dry-type air-core split reactor is the key equipment in parallel
circuit breaker system, and used for two-slip current sharing and current limiting. The
maximum temperature rise in the encapsulation of tightly-coupled dry-type air-core split
reactor is an important technical indicator to measure its thermal stability. The research on
temperature distribution law of dry-type air-core split reactor under its working condition
helps to optimize reactor design and improves the quality of the reactor, so as to improve
the security and stability of the whole power system.
In this thesis, the physical structure of tightly-coupled dry-type air-core split reactor as
well as its current sharing and current limiting operation mechanism is introduced, the
inductance of tightly-coupled dry-type air-core split reactor when working under current
limiting and current distribution condition is calculated respectively, the relationship
between con