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超高压电容器装置电场分布计算研究

作　者: 陆杰频
导　师: 李旭光；王崇祜
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 直流输电 超高压 电容器 电场 有限元
分类号: TM53
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着大功率电力电子技术及微机控制技术等高科技的发展,大大促进了直流输电技术的发展。直流输电发展迅速,需要装设大量的滤波器装置,其中超高压电容器装置是滤波器的重要组成部分。系统电压等级的升高,进一步了解超高压电容器装置的电场分布情况,改善局部放电特性成为设计中的重要问题。在超高压电压等级下,电力设备产生电晕的可能性急剧提高,因此在电力设备投入电力系统运行之前对其进行电场分析,考察其电场强度的大小,及能否产生可见电晕成为设计过程中必不可少一个方面。在CAD/CAE软件快速发展并获得广泛应用的今天,利用电场仿真计算软件分析电场分布特性和优化结构形状是有效的手段之一。本文在讨论了直流输电交流滤波器中超高压电容器装置电气参数选择的基础上,详细分析了超高压电容器装置的结构。基于有限元理论及分析方法,采用著名电磁场有限元分析软件对未加装均压措施和加装均压措施的超高压电容器装置电场分布做了详细计算,对比了两者的计算结果,同时提出了具有可靠性及经济性的均压设备的设计方案。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-11
第一章 绪论  11-14
  1.1 课题的研究背景  11
  1.2 课题研究的目的和意义  11-12
  1.3 国内外研究现状综述  12-13
  1.4 本文主要内容与章节安排  13-14
第二章 HVDC 交流侧超高压电容器装置的电气参数计算  14-26
  2.1 HVDC 换流站无功需求概述  14-18
    2.1.1 换相换流器无功特性  14-15
    2.1.2 无功消耗工程计算方法  15-16
    2.1.3 无功补偿设备类型  16-17
    2.1.4 容性无功补偿设备容量确定  17
    2.1.5 无功补偿设备分组  17-18
  2.2 HVDC 换流站交流侧滤波器概述  18-20
    2.2.1 滤波器的设计与分类  18-19
    2.2.2 滤波器形式选择  19-20
  2.3 直流输电工程交流滤波器用超高压电容器装置概述  20-26
    2.3.1 高压电容器平均工作场强  20
    2.3.2 高压电容器电介质材料选择  20-21
    2.3.3 高压电容器浸渍液选择  21
    2.3.4 对金属材料的要求  21
    2.3.5 熔断器保护形式选择  21-22
    2.3.6 高压电容器装置的主要应力  22
    2.3.7 实际工程中高压电容器装置的设计  22-24
    2.3.8 高压电容器装置结构  24-26
第三章 电磁场数值计算原理及方法  26-39
  3.1 电位分布的计算原理  26-37
    3.1.1 电磁场数值计算方法简介  26-28
    3.1.2 工频系统中的电准静态场  28-30
    3.1.3 电磁场求解的有限元方法  30-37
  3.2 Ansoft Maxwell 3D 电磁场分析软件简述  37-38
  3.3 有限元模型的建立及激励条件施加  38-39
第四章 超高压电容器装置电场分布计算  39-58
  4.1 三维有限元模型网格剖分  39
  4.2 电容器装置电位及电场分布计算结果  39-47
    4.2.1 装置进线管母及其固定线夹场强分布  41-42
    4.2.2 装置每层电容器接线端子场强分布  42-44
    4.2.3 装置每层框架场强分布  44
    4.2.4 装置出线管母及其固定线夹场强分布  44-45
    4.2.5 装置底部绝缘子间连接法兰电位及场强分布  45-46
    4.2.6 小结  46-47
  4.3 电容器装置电场分布优化计算  47-56
    4.3.1 电容器装置电位及电场分布计算结果  48
    4.3.2 装置进线管母及其固定线夹场强分布  48-50
    4.3.3 装置每层均压环及其固定线夹场强分布  50-54
    4.3.4 装置每层电容器接线端子场强分布  54-55
    4.3.5 装置每层框架场强分布  55-56
  4.4 两者计算结果对比  56-57
  4.5 结论  57-58
第五章 电容器装置进线管母及均压环的结构优化  58-69
  5.1 优化原因  58-59
  5.2 优化方案  59-60
  5.3 计算结果  60-67
    5.3.1 装置进线管母及其固定线夹场强分布  61-62
    5.3.2 装置每层框架场强分布  62-63
    5.3.3 装置每层均压环及其固定线夹场强分布  63-67
  5.4 结果对比  67
  5.5 结论  67-69
第六章 结论  69-71
  6.1 总结  69
  6.2 后续展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-73
攻读学士期间发表的学术论文  73-76
附件  76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 电容器
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