第41卷第1期
2021年1月电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment Vol.41No.1 Jan.2021
气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响
郭佳熠1，2，耿江海1，律方成1，2，赵晓宇3，牛雷雷1，2，潘亦睿1
（1.华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室，河北保定071003；
2.华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京102206；
3.中国电力科学研究院有限公司，北京100192）摘要：以气隙个数和气隙位置对特高压并联电抗器铁芯振动的影响为主要研究对象，在分析特高压并联电抗器铁芯振动机制的基础上，指出了麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和是影响铁芯振动强度的主要原因；系统分析了铁芯气隙可能存在的结构型式，搭建了具有不同气隙个数和气隙位置的特高压并联电抗器铁芯的真型仿真模型，并采用多物理场有限元仿真计算的方法，得到了气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响规律。研究结果表明，在研究范围内（气隙个数为15~25），特高压并联电抗器铁芯气隙个数越少则振动强度越弱；气隙位置越靠近底轭则振动越强，越
靠近铁芯柱3/4高度中心则振动越弱。在此基础上提出一种特高压并联电抗器铁芯减振设计方案，与现有铁芯设计方案相比该方案能够使铁芯振动位移均方根减小18.925%。关键词：特高压并联电抗器；铁芯；振动；气隙个数；气隙位置
中图分类号：TM472文献标志码：A DOI：10.16081/j.epae.202101016
0引言
特高压电网是我国现有电网的核心，无功平衡是特高压电网设计的关键技术之一，特高压并联电抗器是实现这一技术的关键设备［1］。振动超标是长期困扰特高压并联电抗器安全稳定运行的一类重要问题，研究特高压并联电抗器振动的影响因素，有助于设计有针对性的减振方案，对于提高特高压电网的运行可靠性具有至关重要的意义［2-3］。
目前，国内外已经开展了一系列针对电抗器振动影响因素的研究，这些影响因素可以分为2类：外施条件和铁芯材料。针对外施条件的影响，文献［4］研究了铁芯预紧力对电抗器铁芯振动的影响，指出增强铁芯预紧力能够有效降低铁芯振动；文献［5］研究了阻尼弹性体对电抗器铁芯振动的影响规律，通过对比试验验证了阻尼弹性体具有良好的减振降噪效果。上述研究成果虽然有助于减弱电抗器的振动，但并未涉及电抗器振动的机制，也无法从根本上抑制振动的产生。针对铁芯材料的影响，文献［6-8］研究了负磁致伸缩材料对电抗器铁芯振动的抑制效果，通过理论分析指出负磁致伸缩材料是一种理想的电
抗器铁芯材料，能够大幅降低铁芯振动的强度；文献［9-10］研究了气隙垫块硬度对电抗器铁芯振动的影响，其中文献［9］指出铁芯气隙垫块的杨氏模量越大，铁芯的振动强度越小，文献［10］则认为并非气隙垫块的硬度越大，铁芯的振动越弱，而是存在最佳气隙垫块硬度能够使电抗器铁芯振动强度最小。上述对于铁芯材料的研究旨在通过改变铁芯的受力来调节其振动特征，具有较高的理论与工程价值，但新材料的应用会增加电抗器的生产成本，这在一定程度上限制了上述研究成果的应用前景。结合研究现状可以发现，调节铁芯气隙特征是改善特高压并联电抗器振动特性的有效方法，但现有研究普遍针对气隙材料展开，缺少气隙结构对电抗器铁芯振动影响的研究。特高压并联电抗器的受力不仅与铁芯材料相关，还会受到铁芯结构（尤其是气隙结构）的影响。在不影响电抗器其他性能的前提下，优化铁芯气隙结构设计，同样可以改善铁芯振动性能。
本文研究了气隙结构（主要是气隙个数和气隙位置）对特高压并联电抗器铁芯振动的影响。首先，阐述了特高压并联电抗器铁芯振动的机理，并从理论角度分析了特高压并联电抗器铁芯振动的影响因素；然后构建了特高压并联电抗器三维仿真模型，基于该模型设计了一系列具有不同气隙结构的对照模型；最后采用计及铁芯叠片规则与流-固耦合的特高压并联电抗器铁芯振动计算方法研究了气隙个数和气隙位置对特高压并联电抗器铁芯振动的影响规律。本文的研究能够为特高压并联电抗器的优化设计提供合理的建议，有利于在不大幅提高生产成本的前提下，改善特高压并联电抗器的振动特性。
1特高压并联电抗器铁芯振动机制
1.1铁芯振动机制
在研究特高压并联电抗器铁芯振动的影响因素前，首先应该明确其振动机制。特高压并联电抗器
收稿日期：2020-09-28；修回日期：2020-11-24
基金项目：国家电网有限公司总部科技项目（特高压电抗器
全寿命周期本体质量提升及安全运行管控措施研究）
（GYB17201900166）
Project supported by the Science and Technology Project
of State Grid Corporation of China（Study on the Improve⁃
ment of the Whole Life Cycle of the UHV Reactor and
the Control Measures of Safe Operation）（GYB17201900166）
电力自动化设备第41卷
典型结构如图1所示。铁芯饼和铁轭均由硅钢片堆叠而成，磁致伸缩是引起其振动的主要原因之一［11］。同时，特高压并联电抗器的铁芯柱还包含多个气隙，当磁通穿过高磁导率的铁芯饼与低磁导率的气隙边界时，会产生麦克斯韦力，这是特高压并联电抗器铁芯振动的另一个主要原因［12］。
综上，磁致伸缩现象对应的麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和是造成特高压并联电抗器铁芯振动的主要因素，即：
F =F max +F mag （1）
其中，F 为造成振动的外力矢量和；F max 为麦克斯韦力；F mag 为磁致伸缩力。
磁致伸缩力是铁芯硅钢片磁致伸缩现象的一种等效应力，可以通过铁芯的磁致伸缩应变计算得出：
F mag =-∇⋅σ=-∇⋅(Dε)=-∇⋅(Df (B ))（2）
其中，ε为磁致伸缩应变；σ为磁致伸缩应力；D 为弹性张量。铁芯的磁致伸缩应变可以通过应力条件下硅钢片的磁致伸缩特性曲线测量试验获得，可以认为是电磁感应强度B 的函数f （B ），弹性张量仅与铁芯材料参数有关［13］。
麦克斯韦力是铁芯气隙与铁芯饼交界面处的一种表面应力，一般通过麦克斯韦应力张量T max 进行计算：
F max =∫S T max d S =∫S (
BH -1
2
BHI )
d S （3）
B =μH （4）
其中，H 为磁场强度矩阵；μ为磁导率矩阵；I 为单位矩阵；S 为铁芯饼与气隙交界面的面积。
构成特高压并联电抗器铁芯的硅钢片和气隙（大理石或陶瓷）均为线弹性材料，在麦克斯韦力和磁致伸缩力的共同作用下会产生振动，该振动可以用弹性体的动力学方程描述［9］，即：
M c ∂2d ∂t
2+C ∂d ∂t +K c d =F （5）
其中，M c 为铁芯的质量矩阵；d 为铁芯的位移矩阵；C
为阻尼矩阵；K c 为铁芯的刚度矩阵，可由铁芯的材料
参数和结构尺寸等计算得出；
t 为时间。1.2特高压并联电抗器铁芯振动的影响因素
基于上述振动机制，总结出影响特高压并联电抗器铁芯振动的因素主要有：振动阻尼，对应的参数为C ；铁芯的本体结构和材料特征，对应的参数为μ、D 、M c 和K c ；铁芯所处的磁场环境，对应的参数为B 和H 。下面对上述3类振动影响因素逐一进行分析。
（1）振动阻尼［14］。
特高压并联电抗器是油浸式电抗器，铁芯与变压器油间的流-固耦合会对铁芯的振动产生阻尼作用。此外，为了减弱铁芯振动，可在电抗器油箱内部布置减振垫等装置，以增加振动的阻尼。这2种阻尼是特高压并联电抗器铁芯振动中的常见阻尼因素。
（2）本体结构和材料特征。
铁芯材料是影响振动的重要因素，如图1所示，特高压并联电抗器铁芯主要包含铁轭、铁芯饼和气隙等部分。其中，铁轭和铁芯饼由硅钢片堆叠而成，气隙为大理石或陶瓷。为了降低铁芯振动的强度，可以采用低磁致伸缩（或负磁致伸缩）的硅钢片替换现有硅钢片［15］；也可以通过采用硬度更大的气隙材料达到减振的目的。
铁芯结构同样会影响振动的强弱。一方面，铁芯结构的变化会改变刚度矩阵，影响其受力后的振动情况；
另一方面，铁芯受到的外力是磁致伸缩力和麦克斯韦力的矢量和，磁致伸缩力是体积力，仅作用在硅钢（铁轭和铁芯饼）部分，麦克斯韦力是表面应力，作用在铁芯饼与气隙的边界处，铁芯结构的变化会使2个力在空间内的作用位置发生变化，从而改变其矢量和，也会影响铁芯的振动。
（3）磁场环境。
铁芯所处的电磁环境主要是指铁芯内部B 和H 的分布。当铁芯处于非磁饱和状态时（特高压并联电抗器设计磁密均小于饱和磁密），磁导率近似为一个常数，结合式（4）可知，B 和H 线性相关。铁芯内部的B 可以通过式（6）和式（7）计算。∂∂x (υx ∂A ∂x )+∂∂y (υy ∂A ∂y )+∂∂z (υz ∂A ∂z )
=-J +σ∂A ∂t
（6）B =∇×A （7）其中，A 为矢量磁位；J 为电流密度；υx 、υy 和υz 分别为铁芯叠片在x 、y 和z 方向上的磁阻率，磁阻率是磁导率的倒数。因此，电流密度J 是影响磁场环境的主要因素。当特高压并联电抗器在额定状态下运行时，电流为定值，线圈参数是影响电流密度的重要因素。
电感是电抗器的重要参数，可由式（8）得到［16］。
L =N 2μ0A g /δ（8）
其中，L 为电抗器的电感值；
μ0为真空磁导率；N 为绕组匝数；A g 为气隙横截面积；δ为气隙总长度。为了
图1特高压并联电抗器内部结构示意图Fig.1Schematic diagram of UHV shunt reactor
internal structure
第1期郭佳熠，等：气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响
保证电抗器提供的电感值不变，上述参数应保持不变，即线圈参数和气隙总长度应保持不变。
综上所述，设置附加阻尼、改变铁芯各组件的材料和调整铁芯结构是可行的特高压并联电抗器减振方向。但是，设置附加阻尼势必会在电抗器内部增加其他部件，这就使电抗器内部的绝缘设计更加复杂，同时还需要考虑新增部件的老化、散热等问题，因此在推广上存在困难。改变铁芯各组件的材料在理论上能够有效降低电抗器铁芯的振动，但也会较大幅度地提高电抗器的生产成本，同样难以推广。故本文主要研究铁芯结构（尤其是气隙结构）对特高压并联电抗器铁芯振动的影响。
2特高压并联电抗器铁芯气隙结构调整方式2.1气隙结构调整方式
为了保证特高压并联电抗器外观结构和输出感性无功的不变，铁轭结构、铁芯柱直径和高度、气隙总长度均应保持不变。因此，本文研究气隙个数和气隙位置对特高压并联电抗器铁芯振动的影响。
（1）气隙个数调整方式。
麦克斯韦力的作用位置为铁芯饼与气隙的交界面，气隙个数的变化不仅会影响麦克斯韦力在空间内的作用位置，而且会改变上述交界面的数量，从而影响铁芯受力。
研究气隙个数对铁芯振动的影响可以在不改变气隙总长度的前提下，增加或减少气隙个数，设置对照试验。图1所示的特高压并联电抗器每柱包含20个气隙，综合考虑铁芯气隙数量变化可能造成的电抗值、损耗和散热性能的变化，本文规定气隙个数变化范围为15~25，设置15、17、19、21、23、25个气隙作为对照组与现有电抗器进行对比研究。同时，各组气隙均匀分布在铁芯柱上，相邻气隙间距一致。
（2）气隙位置调整方式。
调整气隙位置同样可以改变铁芯受力在空间内的作用位置，因此也可以影响铁芯的振动。本文通过调节气隙位置，构造不同结构的特高压并联电抗器铁芯模型，研究不同模型对应的外力矢量和，计算并对比铁芯的振动位移均方根，总结气隙位置变化对铁芯振动的影响规律。
对于图1所示的含有多气隙的特高压并联电抗器而言，理论上存在无数多种气隙位置的排布方式，为了便于开展研究，本文采用少量（1~5个）气隙代替原有的20个气隙，研究气隙位置变化对铁芯振动的影响，总结规律并分析原因。
此外，为了便于对气隙所处的位置做出说明，本文在铁芯柱上均匀设置了5个位置，规定气隙位置仅能在其中进行选择，分别记为Δ1—Δ5。当气隙处于Δ1位置时，其上边界直接与顶轭相接触；处于Δ5位置时，气隙的下边界直接与底轭相接触；处于Δ3位置时，气隙的高度中心与铁芯柱的高度中心重合；处于Δ2和Δ4位置时，气隙的高度中心分别位于铁芯柱的3/4和1/4高度中心。各气隙长度均相等，每个气隙的长度m由气隙个数n和气隙总长度δ共同决定，即：
m=δ/n（9）在上述规定的前提下，铁芯气隙位置的排布方式被简化为5组31种，如表1所示。表中，A组（A1—A5）、B组（B1—B10）、C组（C1—C10）、D组（D1—D5）和E组（E1）分别表示单气隙、双气隙、三气隙、
四气隙和五气隙。
2.2特高压并联电抗器铁芯振动计算方法
由于特高压并联电抗器生产制造成本极高，且现有传感技术不足以对在运特高压并联电抗器铁芯振动数据（尤其是铁芯饼振动数据）进行实时精确测量，综合考虑试验成本与难度，现阶段很难具备试验研究气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动影响的条件。基于有限元仿真的理论计算方法是目前最为常用的特高压并联电抗器铁芯振动特征研究方法［6-14，17］，本文采用文献［14，17］中给出的计及铁芯叠片规则与流-固耦合的特高压并联电抗器铁芯振动计算方法开展研究，计算过程简图见附录A中图A1。该
方法通过电抗器铁芯的电磁外力计算将电抗器铁芯受到的外力以麦克斯韦力和磁致伸缩力矢量和的方法进行计算；通过流-固耦合分析考虑了电抗器铁芯与变压器油间的流-固耦合作用对铁芯振动的阻尼作用；利用电抗器铁芯的振动方程将两者相结合，并借助有限元仿真手段计算铁芯的振动参数。
3特高压并联电抗器铁芯振动计算结果图1所示特高压并联电抗器的设计和运行参数
表1气隙位置排布分组
Table1Grouping of air gap position arrangement
仿真模型编号
A1
A2
A3
A4
A5
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10
C1
气隙位置
Δ1
Δ2
Δ3
Δ4
Δ5
Δ1Δ2
Δ1Δ3
Δ1Δ4
Δ1Δ5
Δ2Δ3
Δ2Δ4
Δ2Δ5
Δ3Δ4
Δ3Δ5
Δ4Δ5
Δ1Δ2Δ3
仿真模型编号
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
D1
D2
D3
D4
D5
E1
气隙位置
Δ1Δ2Δ4
Δ1Δ2Δ5
Δ1Δ3Δ4
Δ1Δ3Δ5
Δ1Δ4Δ5
Δ2Δ3Δ4
Δ2Δ3Δ5
Δ2Δ4Δ5
Δ3Δ4Δ5
Δ1Δ2Δ3Δ4
Δ1Δ2Δ3Δ5
Δ1Δ2Δ4Δ5
Δ1Δ3Δ4Δ5
Δ2Δ3Δ4Δ5
Δ1Δ2Δ3Δ4Δ5
电力自动化设备第41卷
见附录B 中表B1。为了说明气隙结构变化时铁芯振动相关参数的变化情况，选择铁芯振动的位移均方根d 表征铁芯振动的强弱，铁芯内部电磁感应强度均值B 表征铁芯内部磁场的大小，铁芯表面应力的平均值σave 表征铁芯承受外力的大小，并定义：
σave =F
S total =
∫
σtotal d S total S total
（10）
其中，S total 为铁芯的表面积；σtotal 为铁芯表面应力；F
为造成铁芯振动的外力标量。
3.1气隙个数对铁芯振动的影响规律
基于1.1节中给出的特高压并联电抗器铁芯振动机制，结合表B1中给出的特高压并联电抗器设计和运行参数，采用文献［14，17］中给出的计算方法，计算了气隙个数为15、17、19、20、21、23、25时的3个振动相关参数，如表2所示。
reactor technology
分析表2可以发现：在本文研究的气隙个数范围（15~25）内，铁芯振动位移均方根会随着气隙个数的减少而减小，气隙个数越少则特高压并联电抗器铁芯振动的强度越弱。
3.2气隙位置对铁芯振动的影响规律
采用与3.1节相同的方法对表1中给出的31种模型分别进行仿真计算，可以得到每种模型对应的3个振动相关参数如表3所示。分析表3可知：31种
模型对应的3个振动相关参数存在较大差异，即使在同一分组内仍然存在明显的差异，如以A 组单气隙的位移均方根为例，最大值为A5的44.107μm ，最小值为A2的23.261μm ，两者相差了20.846μm ；A —D 组中振动位移均方根最小值分别为A2的23.261μm 、B6的14.883μm 、C7的13.620μm 和D1的12.828μm 。基于以上数据可以得出如下结论：气隙位置会对特高压并联电抗器铁芯的振动强度产生较大的影响，可以通过调节气隙位置的方法降低特高压并联电抗器的振动强度。4特高压并联电抗器铁芯振动相关参数分析
4.1
气隙个数影响铁芯振动的原理分析
结合1.1节中有关特高压并联电抗器铁芯振动机制的分析可知铁芯的受力是影响铁芯振动强弱的最直接原因。表2中的铁芯表面应力平均值也表明：铁芯气隙个数的减少会使铁芯表面应力平均值减小，铁芯的振动位移均方根也会相应地减小。利用式（11）可以计算铁芯振动位移均方根和铁芯表面应力平均值的Pearson 相关系数γ为0.999945，表明两者显著相关［18］，气隙结构变化时铁芯表面应力平均值的变化是造成铁芯振动参数变化的主要原因。
γ(ω1，ω2)=σCov (ω1，ω2)
σVar [ω2]σVar [ω2]
（11）
其中，ω1和ω2为2组数据取值，σCov （ω1，ω2）为ω1和ω2
的协方差；σVar ［ω1］和σVar ［ω2］分别为ω1和ω2的方差。
结合式（2）—（4）可知，铁芯内部的电磁感应强度是影响电抗器铁芯受力的主要原因之一，但是表2中给出的数据则表明铁芯内部的电磁感应强度均值随着气隙个数的减少出现了小幅增加。以15个气隙的电抗器模型为例，其电磁感应强度均值较正常的20个气隙增加了1.79%，这一增大的趋势与振动位移均方根和铁芯表面应力平均值的变化趋势是相反的。同时，铁芯内部电磁感应强度的变化幅度
表2
气隙个数对铁芯振动相关参数的影响
Table 2
Influence of air gap number on core vibration parameters
气隙个数
25
232120191715
d ／μm 35.48133.02930.64829.53828.21025.80223.453
σave ／（N·m -2）1.632×105
1.517×1051.405×1051.347×1051.291×1051.177×1051.065×105
B ／T 0.4420.4430.4460.4470.4490.4520.455
表3
气隙位置对铁芯振动参数的影响
Table 3
Influence of air gap position on core vibration parameters
参数
d ／μm σav
e ／（N·m -2）B ／T 参数
d ／μm σav
e ／（N·m -2）B ／T 参数d ／μm σave ／（N·m -2）B ／T 数值
A125.2691.097×1061.723数值
B720.1667.578×1050.827数值
C816.5176.540×1050.683A223.2619.880×105
1.442B828.8651.045×106
1.038C92
2.5488.606×1050.757A3
26.292
9.902×105
1.105B931.665
1.127×106
1.057C1033.0921.193×106
1.083
A4
39.8611.350×106
1.444B1044.8021.500×106
1.706D11
2.8285.469×105
0.638
A544.1071.471×106
1.723C120.3838.530×105
1.078D214.6486.137×105
0.662
B126.6721.147×1061.707C215.5266.456×1050.754D316.1766.664×1050.662B220.2058.288×1051.058C318.3627.281×1050.886D417.7437.147×1050.661B317.7706.986×1050.829C414.3265.865×1050.680D517.6467.034×1050.639B421.5908.454×1051.088C517.4036.975×1050.709E113.2255.701×105
0.543
B519.4047.834×105
1.035C62
2.1758.345×105
0.885B614.883
5.819×105
0.699C713.620
5.523×105
0.660
第1期郭佳熠，等：气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响
与振动位移均方根和铁芯表面应力平均值的变化幅
度（分别为20.60%和20.94%）相比也是极小的。因此，可以认为铁芯受力随气隙个数的变化不是由电磁感应强度的变化引起的。
分析铁芯表面应力变化的原因。根据式（1），铁芯振动受力是磁致伸缩力和麦克斯韦力的矢量和。磁致伸缩力是一种体积力，力的作用位置在硅钢部分，气隙个数的变化并不会影响硅钢部分的体积。同时，铁芯内部电磁感应强度的变化幅度也是极小的，由式（2）可知硅钢受力基本不变，因此磁致伸缩力也不会由于气隙个数的减少发生大幅变化。麦克斯韦力是一种表面应力，作用位置在气隙与铁芯饼的交界面，气隙个数的减少会直接造成麦克斯韦力总作用面积的减小。铁芯内部电磁感应强度变化不大，由式（3）可知交界面上的麦克斯韦应力张量不会发生明显变化，总作用面积的减小就会造成铁芯总麦克斯韦力减小。麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和也会随之减小，这造成了铁芯振动强度的减弱。因此，
可以得出如下结论：气隙个数的变化会以改变麦克斯韦力作用面积的方式影响铁芯的受力，从而改变铁芯的振动强度。在本文研究的气隙个数范围（15~25）内，特高压并联电抗器铁芯包含的气隙个数越少，铁芯振动位移均方根也越小。在特高压并联电抗器的设计生产中，可以在不影响设备其他性能的前提下，选择较少的气隙个数以获得更优的振动性能。4.2气隙位置影响铁芯振动的原理分析
4.1节对于表2数据的分析已经证明铁芯表面应力平均值是影响振动位移均方根的主要原因，这也为表3中各模型振动位移均方根存在差异提供了合理的解释。但是表3与表2不同的是各个模型铁芯内部的电磁感应强度均值也存在较大差异。为了研究电磁感应强度的变化是否是铁芯气隙位置调整时铁芯表面应力平均值变化的原因，本文绘制了铁芯表面应力平均值和电磁感应强度均值的对应曲线，如图2所示。
由图2可以发现，铁芯表面应力平均值与铁芯内部的电磁感应强度均值在整体上具有较为相似的变化规律，但是在某些模型上也存在着一定的差异。
为了更好地说明2个参数之间的相关性，本文利用
式（11）计算得到2个参数的Pearson 相关系数γ为0.887752，两者高度相关［18］。因此，铁芯内部的电磁感应强度均值是影响铁芯表面应力的重要因素，但是还有其他因素会在一定程度上影响铁芯受力。基于第1节中对于电抗器铁芯振动机制的分析可知，气隙位置变化不仅会影响铁芯内部的电磁感应强度，还会影响铁芯受到的麦克斯韦力和磁致伸缩力在空间内的作用位置。正是上述两方面的因素共同作用使铁芯表面应力平均值发生了变化。
为了进一步证明上述分析的合理性，选择D1和D5这2个仿真模型进行比较，两模型均位于D 组，为四气隙结构，且铁芯内部的电磁感应强度均值仅相差0.001T 。但是，D1对应的铁芯表面应力平均值为5.469×105N ／m 2，D5对应的铁芯表面应力平均值为7.034×105N ／m 2，两者相差了1.565×105N ／m 2。
绘制2个模型电磁感应强度均值和表面应力平均值的分布图，见附录B 中图B1。由图可见，D1的电磁感应强度分布图与D5的电磁感应强度分布图基本互为上下对称，而表面应力分布图则有明显差异。原因在于，D1和D5均为四气隙结构，两者的区别仅在于D1包含Δ1位置的气隙，而D5包含Δ5位置的气隙，其
余气隙均一致。Δ1位置与顶轭相连，Δ5位置与底轭相连，特高压并联电抗器的底轭通过基座固定在油箱底部，而顶轭无需固定。由于铁芯内的磁场分布基本不受铁芯底轭固定的影响，在进行磁场分析时Δ1和Δ5是完全等效的，所以两者的电磁感应强度分布基本互为上下对称。但底轭固定会影响铁芯的整体受力，在分析铁芯表面应力时Δ1和Δ5不再等效，D1和D5的表面应力分布也因此产生差异，从而使D1和D5的铁芯应力平均值和振动位移均方根产生了明显的区别。
比较D1和D5（或C2和C9）的振动位移均方根还可以得出如下结论，气隙位于Δ1时铁芯的振动强度会比气隙位于Δ5时的更小。采用相同的方法，结合表3中的数据可以对不同位置处气隙的振动参数做出排序，铁芯振动强度最大的位置为Δ5，最小为Δ2，5个位置由大到小可排序为Δ5、Δ4、Δ3、Δ1、Δ2。因此，为了使铁芯的振动强度更小，特高压并联电抗器的气隙应远离底轭，并靠近铁芯柱的3/4高度中心。此外，分析B1、C1等模型的振动参数还可以发现，气隙不宜过于集中在相邻区域。在电抗器设计时，可以在保证散热、绝缘、损耗、电抗等方面性能不受影响的前提下，在靠近底轭的位置布置较少的气隙，而在靠近铁芯柱3/4高度中心的位置布置更多的气隙，同时还应兼顾气隙不过于集中的要求。4.3特高压并联电抗器铁芯减振设计方案
基于前文的研究结论，
结合电抗器生产过程中
图2电磁感应强度平均值与应力平均值的对应关系Fig.2Corresponding relationship between B and σave

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。