换流阀用阳极饱和电抗器温升特性及优化

阳极饱和电抗器(anode saturable reactor,ASR)是换流阀的关键一次设备,其在运行中因电磁损耗引发的温升问题明显并威胁绝缘体热老化。因此,准确分析ASR温升特性并寻求优化方法,对其状态评估、产品设计具有重要意义。为此首先根据发热机理和散热路径建立等效热路模型,定性分析了ASR实际运行中的温升特性;然后,建立ASR三维等效模型,结合瞬态传热原理来设定固体传热和空气对流参数,进一步应用基于湍流和实时混合假设的水冷却简化模型来模拟水冷散热过程,在兼顾准确性和高效性下开展多物理场耦合有限元仿真,定量计算ASR温度的大小变化和空间分布;最后,结合温度分布规律,提出不同截面积铁芯组合的结构优化方案,仿真验证了在电气性能不变前提下,各铁芯之间最大温差减少了原温差的91.7%,环氧树脂的最高温度降低3℃,为ASR的性能校验和参数设计提供借鉴。

换流阀用阳极饱和电抗器研究综述

阳极饱和电抗器是直流输电换流阀用晶闸管的关键保护元件,主要起到限制晶闸管开通瞬间的电流变化率、抑制关断过程中的反向冲击电压等作用。该文首先系统地阐述了阳极饱和电抗器工作原理,比较了现有器件的不同结构和类别,其次深入研究了其电气特性和磁特性,并针对可能的绝缘击穿展开讨论,利用磁阻网络法分析磁路。然后详细分析阳极饱和电抗器运行时因磁通密度大范围变化引起的损耗发热、电磁振动等关键问题,重点介绍有限元法的应用,分析发热和振动的机理、路径和影响因素。最后展望了阳极饱和电抗器的未来研究方向,可围绕电磁路定量计算、振动产生机理、非正弦激励下降温降噪、大数据状态评估等开展。