油浸铁心串联电抗器设计优化及多物理场分析

油浸铁心串联电抗器设计优化及多物理场分析油浸铁心串联电抗器在电网中应用广泛,是保障电网安全运行的重要设备,主要起补偿和滤波的作用。电力网络发展迅速,对油浸铁心串联电抗器的需求量不断增加;因此电抗器设计优化更加具有成本优势,另外油浸铁心串联电抗器中温度分布情况和最热点分布情况,是影响电抗器使用年限的重要因素。

本文首先根据电磁基本理论,给出电抗器电磁设计方法,在此基础上对电抗器进行设计;利用改进的遗传算法对油浸铁心串联电抗器进行优化分析,研究发现,改进的遗传算法优化模型收敛效果好,迭代次数少,优化后制造成本节省

4.0%。同时利用VBA程序编写可视化操作界面,实现油浸铁心串联电抗器优化设计。

本文按照油浸铁心串联电抗器设计参数,在Solid Works中建立三维仿真模型;利用有限元法分析电抗器整体漏磁场分布情况和金属结构件损耗情况;相比其它位置,夹件处损耗较小,可在后期多物理场仿真分析时,合理赋值损耗值。将仿真分析模型导入ansys meshing中进行网格剖分,并将剖分好的模型导入流体场软件包中利用有限体积法求解多物理场。

利用多物理场求解电抗器温度分布情况,并分析在不同负荷情况下的油浸铁心串联电抗器整体温度分布情况,最热点温度分布和位置情况;分析得出,额定负荷情况下绕组轴向高度仿真分析温度数值为93.5℃,最热点分布在距绕组底部约86%位置处;将不同负荷仿真分析结果与理论计算结果进行对比分析,结果偏差4.5℃。这些研究对油浸铁心串联电抗器工程设计和安全运行,具有一定的指导意义。