[发明专利]换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种换流变有载分接开关切换芯子磁‑热耦合计算方法及系统，该方法包括步骤：获取有载分接开关各个部件的尺寸信息，并获取有载分接开关各个部件对应的磁导率；基于所获取的尺寸信息和磁导率建立有载分接开关的三维模型；基于所述三维模型确定有载分接开关磁‑热耦合分析的线性方程组，并从线性方程组确定有载分接开关各个部件的磁‑热耦合分布。通过有载分接开关的磁‑热耦合分析，根据线性方程组计算有载分接开关，可确定其磁热分布用于产品设计与运行中异常过热分析，从而判断其过热集中区域和热老化薄弱点，便于对有载分接开关各零部件的设计做出优化，以提高有载分接开关的质量；同时，提高对各部件的磁热耦合检测精度。

技术领域

本发明涉及换流变压器有载分接开关领域，尤其是涉及一种换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法及系统。

背景技术

换流变是高电压直流输电技术中最主要的一次电力设备，主要作用是提供特殊要求的电源，其主要参数由直流系统的特殊要求以及所联结的交流系统参数而确定。在整流站，用换流变压器将交流系统和直流系统隔离，通过换流装置将交流网路的电能转换为高压直流电能，送到高压直流输电线路；在逆变站，通过换流装置将直流电能转换为交流电能，再通过换流变压器转换为正常交流正弦电压，送到交流电网；从而实现交流输电网路与高压直流输电线路的联络。

换流变压器有载分接开关动作频率高、动作时序复杂与快速，导致有载分接开关设计与制造加工精度高、装配精度远高于一般的电气设备。

现有中一般采用电流产生的焦耳热直接施加于分接开关的油室进行温升计算，因分接开关采用大量的铸铝机构件，实际运行中存在触头电流导致的涡流附加损耗，当前的单一场的计算方法无法准确计算该涡流附加损耗引起的附加温升，限制了分接开关的可靠设计，因此需要对此进行改进。

发明内容

为了提高对有载分接开关各部件的磁热耦合检测精度，本申请提供一种换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法及系统。

第一方面，本申请提供一种换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法，采用如下的技术方案：

一种换流变有载分接开关切换芯子磁-热耦合计算方法，包括以下步骤：

获取有载分接开关各个部件的尺寸信息，并获取有载分接开关各个部件对应的磁导率；

基于所获取的尺寸信息和磁导率建立有载分接开关的三维模型；

基于所述三维模型确定有载分接开关磁-热耦合分析的线性方程组，并从线性方程组确定有载分接开关各个部件的磁-热耦合分布。

通过采用上述技术方案，有载分接开关由各部分零部件组成，获取组成有载分接开关各部分零件尺寸和磁导率等数据，根据所获取的数据建立关于有载分接开关的三维模型，采用三维模型中的相关数据得出有载分接开关的磁-热耦合分析的线性方程组，可确定有载分接开关磁热分布用于换流变有载分接开关的产品设计与运行中异常过热分析，从而判断换流变有载分接开关过热集中区域和热老化薄弱点，便于对有载分接开关各零部件的设计做出优化，以提高有载分接开关的质量；同时，该方法计算精度高，耦合性能好，以及求解效率高，提高对有载分接开关各部件的磁热耦合检测精度。

可选的，所述线性方程组通过以下方法计算：

对所述三维模型进行自适应网格剖分，以获取有载分接开关磁-热耦合分析的节点数N和单元数M；

根据所述节点数N和单元数M确定所述线性方程组：；其中，表示磁分析的系数矩阵，包含N*N个元素，中每个元素用表示；H表示温度分布的系数矩阵，包含N*N个元素，H为中每个元素用表示；表示磁分析的已知向量，大小为N，中每个元素用表示；表示温度分布的已知向量，大小为N，中每个元素用表示；表示磁分析的未知向量，大小为N，中每个元素用表示；表示温度分布的未知向量，大小为N，K中每个元素用表示；

、、和通过以下方法计算：

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