平波电抗器的优化设计方法技术

本发明专利技术涉及超、特高压直流领域，公开一种平波电抗器的优化设计方法包括：步骤S1：对目标直流输电系统进行不同工况下的分析计算获得不同工况下平波电抗器的电极电压；步骤S2：根据不同工况下平波电抗器的电极电压对平波电抗器结构、尺寸和空间位置进行解析设计；步骤S3：根据解析设计结果对平波电抗器进行3D建模，并对3D结构的平波电抗器进行有限元分析改进获得最优的3D结构的平波电抗器。本发明专利技术解决随着电压的升高平波电抗器电极表面的电晕问题随之增大的问题，进而解决了电磁干扰和绝缘问题，从而提高了特高压电网的可靠性。

Optimum design method of smoothing reactor

【技术实现步骤摘要】
平波电抗器的优化设计方法
本专利技术涉及超、特高压直流领域，具体地说，特别涉及一种超、特高压直流输电系统的平波电抗器的电极电晕放电的优化设计方法。
技术介绍
近年来，随着国民经济的快速发展，我国的电网在不断满足经济发展要求的过程中，得到极大的发展，电网的电压等级不断提高，容量不断扩大。我国能源资源和用能分布格局，决定了“西电东送”和“北煤南运”的基本能源流向，电力供应和煤炭运输日趋紧张，电网输电压力越来越大，采用更高电压等级的直流输电方式，可实现长距离、大规模的西电东送，对建设资源节约型和环境友好型电网，加快能源资源优化配置具有重要意义。在超、特高压直流工程建设中，平波电抗器无论从投资、设计施工难度方面均占据特别重要的地位，平波电抗器的设计更是直接关系到直流工程的安全稳定运行和工程投资。超、特高压技术的应用，给平波电抗器的设计带来新的问题。随着电压的升高，平波电抗器电极表面的电晕问题随之增大，由此带来的电磁干扰和绝缘问题严重影响了特高压电网的可靠性。因此急需开发一种克服上述缺陷的平波电抗器的优化设计方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种平波电抗器的优化设计方法，其中，包括：步骤S1：对目标直流输电系统进行不同工况下的分析计算获得不同工况下平波电抗器的电极电压；步骤S2：根据不同工况下平波电抗器的电极电压对平波电抗器结构、尺寸和空间位置进行解析设计；步骤S3：根据解析设计结果对平波电抗器进行3D建模，并对3D结构的平波电抗器进行有限元分析改进获得最优的3D结构的平波电抗器。上述的优化设计方法，其中，还包括：步骤S4：对最优的3D结构的平波电抗器进行验证。上述的优化设计方法，其中，于所述步骤S1中包括：步骤S11：建立目标直流输电系统的电磁暂态模型；步骤S12：根据所述电磁暂态模型对不同工况运行以及电磁暂态下的平波电抗器的电极电压波形进行分析、计算和仿真，获得不同工况下平波电抗器的电极电压。上述的优化设计方法，其中，于所述步骤S2中包括：步骤S21：根据不同工况下平波电抗器的电极电压确定平波电抗器的电极对接地点的最大电压值；步骤S22：根据所述最大电压值获得平波电抗器的电极之间的绝缘距离；步骤S23：根据所述最大电压值及所述绝缘距离对平波电抗器的尺寸、电极空间位置分布进行解析计算，确定表面起晕电场强度；步骤S24：根据所述表面起晕电场强度对平波电抗器进行解析设计，确定平波电抗器的结构、尺寸以及各部分的空间分布。上述的优化设计方法，其中，于所述步骤S3中包括：步骤S31：根据平波电抗器的结构、尺寸以及各部分的空间分布对平波电抗器进行3D建模；步骤S32：通过有限元分析对3D结构的平波电抗器的局部位置的表面电场强度进行判断后获得最优的3D结构的平波电抗器。上述的优化设计方法，其中，于所述步骤S32中包括：当表面电场强度小于表面起晕电场强度且超过一阈值时，返回步骤S23；当表面电场强度大于表面起晕电场强度且未超过所述阈值时，获得最优的3D结构的平波电抗器。上述的优化设计方法，其中，于所述步骤S4中，搭建实验平台对最优的3D结构的平波电抗器进行设计验证，当验证结果与设计结果不一致时，则返回步骤S24。上述的优化设计方法，其中，设计验证包括对不同海拔、污秽、表面粗糙情况进行校正和确认。上述的优化设计方法，其中，于所述步骤S24中，基于Peek公式根据所述表面起晕电场强度对平波电抗器进行解析设计。上述的优化设计方法，其中，于所述步骤S32中包括：当局部电场达到起晕条件时，返回步骤S23；当局部电场未达到起晕条件时，获得最优的3D结构的平波电抗器。本专利技术针对于现有技术其功效在于，通过本专利技术的平波电抗器的优化设计方法，能够解决随着电压的升高，平波电抗器电极表面的电晕问题随之增大的问题，进而解决了电磁干扰和绝缘问题，从而提高了特高压电网的可靠性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术优化设计方法的流程图；图2为图1中步骤S1的分步骤流程图；图3为图1中步骤S2的分步骤流程图；图4为图1中步骤S3的分步骤流程图；图5为本专利技术优化设计方法的应用流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本专利技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。请参照图1，图1为本专利技术优化设计方法的流程图。如图1所示，本专利技术的优化设计方法包括以下步骤：步骤S1：对目标直流输电系统进行不同工况下的分析计算获得不同工况下平波电抗器的电极电压。其中，于步骤S1中包括：步骤S11：建立目标直流输电系统的电磁暂态模型；步骤S12：根据所述电磁暂态模型对不同工况运行以及电磁暂态下的平波电抗器的电极电压波形进行分析、计算和仿真，获得不同工况下平波电抗器的电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平波电抗器的优化设计方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：对目标直流输电系统进行不同工况下的分析计算获得不同工况下平波电抗器的电极电压；/n步骤S2：根据不同工况下平波电抗器的电极电压对平波电抗器结构、尺寸和空间位置进行解析设计；/n步骤S3：根据解析设计结果对平波电抗器进行3D建模，并对3D结构的平波电抗器进行有限元分析改进获得最优的3D结构的平波电抗器。/n

【技术特征摘要】
1.一种平波电抗器的优化设计方法，其特征在于，包括：
步骤S1：对目标直流输电系统进行不同工况下的分析计算获得不同工况下平波电抗器的电极电压；
步骤S2：根据不同工况下平波电抗器的电极电压对平波电抗器结构、尺寸和空间位置进行解析设计；
步骤S3：根据解析设计结果对平波电抗器进行3D建模，并对3D结构的平波电抗器进行有限元分析改进获得最优的3D结构的平波电抗器。


2.如权利要求1所述的优化设计方法，其特征在于，还包括：
步骤S4：对最优的3D结构的平波电抗器进行验证。


3.如权利要求2所述的优化设计方法，其特征在于，于所述步骤S1中包括：
步骤S11：建立目标直流输电系统的电磁暂态模型；
步骤S12：根据所述电磁暂态模型对不同工况运行以及电磁暂态下的平波电抗器的电极电压波形进行分析、计算和仿真，获得不同工况下平波电抗器的电极电压。


4.如权利要求3所述的优化设计方法，其特征在于，于所述步骤S2中包括：
步骤S21：根据不同工况下平波电抗器的电极电压确定平波电抗器的电极对接地点的最大电压值；
步骤S22：根据所述最大电压值获得平波电抗器的电极之间的绝缘距离；
步骤S23：根据所述最大电压值及所述绝缘距离对平波电抗器的尺寸、电极空间位置分布进行解析计算，确定表面起晕电场强度；
步骤S24：根据所述表面起晕电场强度对平波电抗器进行解析设计，确定平波电抗器的结构、尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：余占清，聂子攀，曾嵘，韩雪姣，甘之正，庄池杰，张波，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11