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需求背景

桥臂电抗器在温升试验时，由于输入电流很大，易造成各部件发热超标，为此需要在设计完成后做好各位置的温升仿真，以便在先期设计时及时更改。柔性直流输电作为新一代直流输电技术，与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(vsc)，其最大的特点在于采用了可关断器件(通常为igbt)和高频调制技术。通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。这样，通过对两端换流站的控制，可以实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。柔性直流输电是构建智能电网的重要装备，与传统方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，是改变大电网发展格局的战略选择。

电抗器试验时带有防雨罩、均压结构、支撑结构、分别在直流电流和交流电流下做负载试验，电抗器本体、防雨罩、支撑结构平均温升不超过70K，热点温升不超过90K。

由于此类产品成本高，需要提前进行仿真计算，保证温升满足要求。

需解决的主要技术难题

桥臂电抗器位于柔性直流输电换流阀的直流侧或交流侧，其与联接变压器之间的漏抗共同构成换流站的环流电抗，主要起控制功率传输、滤波和抑制交流侧电流波动的作用，还能抑制桥臂间环流和短路时上升过快的桥臂故障电流。全户内、全封闭布置的换流站阀厅和桥臂电抗器室结构紧凑，设计之初已经使金属结构满足电抗器防磁安全距离，但是桥臂电抗器运行时仍有可能发生金属结构发热现象，引起一定的安全问题。为了预测分析实际工程中户内桥臂电抗器周围钢结构容易出现发热的部位和温升数值，需要对其进行完整结构的建模仿真，以确定环流影响下金属结构中电流密度较大的发热点。然而实际的钢结构，如换流站屋顶网架，架构复杂、难以建模，且建模后有限元网格划分易出现划分过密、消耗计算资源过大无法计算的情形。

期望实现的主要技术目标

希望能够针对上述技术的不足，提供一种桥臂电抗器室复杂屋顶网架结构的简化建模仿真方法，针对网架结构进行了局部发热规律的研究和整体模型的简化，将整体网架模型网格数降低到了可接受范围，证实桥臂电抗器周边钢结构发热问题仿真研究中大规模电磁热计算的可行性，为实际工程提供参考价值。

需求解析

解析单位：重庆市永川区 解析时间：2022-12-17

涂铭旌

重庆理工大学

教授

综合评价

该技术需求足够清晰，变压器的温升试验数据处理是比较复杂的过程,特别是GB1094推荐的图形外推法,要实现这一方法,网络上是只见论文,不见有能实际应用的软件,现给大家推荐一个功能齐全的解决方案软件. 这个软件能适应干式变压器和二绕组、三绕组油浸变压器的温升计算,软件本身带有16个通道温度采集的硬件驱动模块,加上适当的硬件后,它就能采集温度,实时计算出相应的油顶层温升或干式变绕组温升,并自动半小时一次存入数据库,如果没有采集温度的硬件,软件本身也支持手工方式录入这些温度数据,再录入电阻数据后,软件就能计算出温升. 断电瞬间热电阻R0的推导采用非线性回归分析加残差分析,它能自动排除分散性较大的测量点,非常精确的推导出R0.温升的计算方法及热态电阻的推导方法符合现行的国家标准.

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