[发明专利]一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置

说明书

本发明公开了一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置，包括获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料和绝缘材料电磁特性，并搭建干式空心电抗器计算模型和短路匝计算模型，然后根据导线材料和绝缘材料的电磁特性设置属性值函数，再根据干式空心电抗器计算模型、短路匝计算模型和属性值函数进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器和短路匝电磁场分布图，并精确地得出电感量变化，从而计算得出短路匝阻抗变化量。通过进行仿真计算得到短路匝电磁场分布图可以更准确地计算出干式空心电抗器的电感量以及发生匝间短路后电抗器阻抗的变化，从而为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据。

技术领域

本发明涉及多物理场仿真计算技术领域，特别是涉及一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置。

背景技术

空心电抗器是电力系统中常用的电感性高压电器，用于限制短路电流、无功补偿和移相等，空心电抗器的磁通经过空气形成回路。近年来在国内电网系统中，经常存在并联干式空心电抗器烧毁的事件，而造成干式空心电抗器烧毁的原因主要是匝间短路引起线圈内部出现环流，环流使线圈内部快速产生热量，当线圈内部的热量高于绝缘表面的环氧树脂材料的燃点时，匝间绝缘表面将被损坏，并导致匝间短路故障扩大而引起空心电抗器烧毁事件，严重影响电力系统的运行安全。

目前，在电力系统中为干式空心电抗器配备的保护措施主要为过流保护和过负荷保护，当干式空心电抗器匝间短路后，影响电气检测的参量主要为电抗器本身阻抗的变化，而电抗器本身阻抗的变化是通过计算电抗器电感量的变化而得到。在现有技术中，针对干式空心电抗器的电感量计算方法主要有能量变换法、Bartky变换法和感应系数法等。

但是，由于目前实际应用计算中使用的方法计算出得到的干式空心电抗器电感量存在一定的偏差，导致无法精确地计算出电抗器发生匝间短路后电抗器阻抗的变化，从而无法为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据。

发明内容

本发明提供了一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置，以解决目前实际应用计算中使用的方法无法准确地计算出干式空心电抗器的电感量，导致计算出电抗器发生匝间短路后电抗器阻抗的变化存在较大的偏差，从而无法为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据的问题。通过搭建干式空心电抗器计算模型和短路匝计算模型，进行仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，从而可以更准确地计算出干式空心电抗器匝间短路的电感量，并计算出电抗器发生匝间短路后的电抗器阻抗的变化，为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法，所述方法包括：

获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料电磁特性和绝缘材料电磁特性；

根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型；

根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型；

根据所述导线材料电磁特性和所述绝缘材料电磁特性设置属性值函数；

根据所述干式空心电抗器计算模型、所述短路匝计算模型和所述属性值函数，进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，所述短路匝电磁场分布图为干式空心电抗器发生匝间短路后的电磁场分布图；

根据所述干式空心电抗器电磁场分布图和所述短路匝电磁场分布图，以及线圈的电感量，计算得到短路匝阻抗变化量，所述短路匝阻抗变化量为干式空心电抗器发生匝间短路后的阻抗变化量。

可选地，所述根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型包括：

根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器空间几何模型；

根据所述干式空心电抗器空间几何模型设置第一计算空间域；