[发明专利]一种带半开式隔音装置的空心电抗器及其降噪散热优化方法

说明书

一种带半开式带隔音装置的空心电抗器及其降噪散热优化方法，根据叠装式空心电抗器的设计参数和电气参数，建立三维模型，通过仿真计算得到加/未加隔音装置下电抗器包封线圈的磁通密度、电磁力、振动位移和声场分布；根据得到的电抗器电流和磁通密度分布，结合电抗器包封线圈的电流和基本结构，计算得到包封线圈和星型架损耗；构建空心电抗器电磁场‑流场‑温度场仿真模型，计算加/未加隔音装置下包封线圈温度和周围流体流速分布特点；计算隔音装置各参数对电抗器测点声压级和最高温度的影响规律；根据构建的近似模型、灵敏度分析和权重系数计算结果，获得电抗器隔音装置的最优参数。该优化方法对电抗器隔音装置的参数优化具有重要的参考意义。

技术领域

本发明涉及电抗器优化技术领域，具体涉及一种带半开式隔音装置的空心电抗器及其降噪散热优化方法。

背景技术

干式空心电抗器作为高压输电过程中重要的无功补偿设备，起到了改善电能质量，滤除高次谐波，无功补偿等作用，在电力系统中得到广泛应用。然而，随着输电电压等级的升高和电网容量的增大，在换流站的实际运行过程中以空心电抗器为首的噪声源产生的噪音愈发严重。目前，为降低电抗器周围噪音，常在空心电抗器四周安装全封闭式或半开式的隔音装置。然而，隔音装置在降低噪音的同时也阻碍了电抗器的周围流体的流动，导致电抗器包封线圈散热能力显著降低，温升显著增加，容易导致电抗器过热、烧毁等严重事故。另外，在当前学者的研究中，对于电抗器隔音装置的优化仅局限在抑制噪音或降低温升的局部优化，未能实现全局优化。因此，为了降低噪音和提高电抗器的散热能力，需提出一种隔音装置的结构型式，同时在准确计算空心电抗器噪音和温升的基础上开展隔音装置结构参数的优化研究显得至关重要。

发明内容

本发明提供一种带半开式隔音装置的空心电抗器及其降噪散热优化方法，该方法适用在自然风冷工况下，根据加装半开式带隔音装置下的电抗器声场和温度场分布特点，通过电磁-结构-声场和电磁-流场-温度场多物理场耦合有限元仿真和最优拉丁方试验相结合，以相对较少的数据样本来拟合隔音装置结构参数与电抗器测点声压级和最高温度的响应关系，再根据两者权重关系和算法对隔音装置结构参数进行优化，以达到加装隔音装置下的电抗器抑噪散热均衡的目的。

本发明采取的技术方案为：

一种带半开式隔音装置的空心电抗器，包括电抗器本体，电抗器本体外设有隔音装置，所述隔音装置顶端和底端均设有开口，用于流体通流；电抗器本体顶端安装有消声器。

所述电抗器本体上下端均连接星型架，相邻两相之间设有支撑柱。

所述隔音装置顶端安装有遮雨帽。

所述消声器上安装有隔音材料。

一种带半开式隔音装置的空心电抗器降噪散热优化方法，包括以下步骤：

步骤一：获得空心电抗器的初始设计参数，计算得到电抗器的电感矩阵，结合流过电抗器的额定电流，获得各包封线圈的电流；

步骤二：构建空心电抗器电路-磁场-结构场-声场仿真模型，通过材料属性、网格剖分和边界条件设置，计算并获得电抗器的磁通密度、振动位移和声场分布特点，并根据GB/T25092-2010标准获得加装/未加装隔音装置下的电抗器的测点总声压级；

步骤三：根据步骤二得到的电抗器磁通密度分布，结合电抗器包封线圈的电流和基本结构，计算得到包封线圈和星型架损耗；

步骤四：考虑温度对材料及周围流体物性的影响，构建电抗器的电路-磁场-流场-温度场仿真模型，通过热源加载、材料参数热导率和导热系数，以及网格剖分、边界条件设置，计算得到加装/未加装隔音装置下的电抗器包封线圈温度和周围流体流速分布特点；