直流输电换流阀系统电动力计算分析.pdfVIP

第6期 左少峰，等 直流输电换流阀系统电动力计算分析 35 计算时，短路回路的电流大小为22kA，其中 2．2Matlab程序仿真计算 每次只有两个桥臂中导通，其可控硅组的受力情况 设，，，为真空中由细导线组成的两个回路 ， 如表 1所示。磁场感应强度 分布云图如图4所示。 分别通 以恒定电流 ，，。在两回路上选元电流 表 1 各个可控硅组和整体受力 N ，，d， Idl，Idl，和dJ的『方向分别为对应于，和，流动 的方向。，和，是元电流的位置矢量，R=r一，是它 们的相对位置矢量。通过实验测得电流回路，对 电 流回路f的作用力为： F=f~Idl×B (1) = (2) 上两式就是真空中的安培力定律，它给出两个电流 回路之间的作用力。式中 是真空中的磁导率，在 SI中，Z／o--4n~10～H／m。 依据安培力定律 (1)和 (2)式，对换流阀模 型简化并计算其可控硅组的受力。只考虑有电流通 过的可控硅组，并且都简化为导线，忽略掉其他没 有电流通过的元件。模型可简化为如图5所示。计 算结果见表2，3。 图4 相应阀臂磁场感应强度B分布云图 可见，左右受力基本对称，没有加载电流的可 控硅组受力基本为零 (表中受力大小均为合力)。 图5 简化后的换流阀模型示意图 表2 Q2，04导通时各个可控硅组和整体受力 N 电 力 科 学 与 工 程 2009焦 对安培力定律 (1)和 (2)式的求解，是用 表4 Q2和Q一导通可控硅组受力 N matlab编程计算的。表 2和 3为两种换流阀导通 情况下受力的计算结果，没有计算的受力为0。 2．3 考虑电抗器影响的有限元模型 由于换流阀结构中只有阳极饱和 电抗器中 有铁磁材料，每个阀塔中有 32个阳极饱和电抗 表 5 Ql和Q3导通可控硅组受力 N 器，因此 电抗器对阀塔 内部的磁场影响不容忽 视。图6和图7为阀模型。表4，5给出了计算 结果。 3 结 论 通过 3种模型在短路电流下的计算结果比较： 由于阳极饱和电抗器中有铁磁材料，因此对换流阀