换流变压器振动的谐波影响机理与抑制新方法研究

高压直流输电工程中换流变压器噪声严重超标，影响环境，必须予以治理。以往的治理方法没有治本，且代价大。换流器产生的谐波和直流偏磁是换流变压器振动加剧的根本原因。新型换流变压器拟利用申请者两个发明专利（申请号：200910043186.8和200910311197.X）的原理，降低换流变压器铁芯与绕组的振动，但需要开展如下前瞻性研究：（1）谐波和直流偏磁引起换流变压器电磁振动加剧的机理；(2)谐波主、漏磁通及谐波电流相互作用形成的复杂电磁力作用于铁心及绕组（振动模态）产生怎样的振动效果；(3)新型换流变压器原理样机试制和实验研究。通过本项目研究，将（1）提出换流变压器器身电磁振动机理的理论；（2）得到考虑谐波和直流偏磁条件下换流变压器器身振动的计算模型；（3）提出通过抑制变压器谐波磁通来抑制换流变压器器身振动的方法；（4）研发380V，100kVA，12脉波低噪声换流变压器原理样机一台。

本项目研究的感应滤波换流变压器是一种集成了感应滤波技术的新型换流变压器。旨在从谐波源处就近对谐波进行滤除，使得绝大部分的特征次谐波被屏蔽于阀侧绕组，网侧绕组中几乎没有谐波流过，从而达到抑制绕组电磁振动的作用。对换流变压器的谐波电流与绕组电磁振动的关系进行研究，揭示在谐波条件下感应滤波换流变压器对绕组电磁振动的抑制作用。围绕上述问题，本项目完成了如下研究工作：.(1) 研究了感应滤波换流变压器的接线方案和滤波机理，推导了感应滤波换流变压器的电压电流传递方程和绕组的匝比关系；.(2) 通过对毕奥-沙瓦定律和拉格朗日定理的详细比较，确定了采用拉格朗日定理对感应滤波换流变压器进行绕组电磁力计算。.(3)建立了变压器绕组和铁心的有限元模型，确定了模态分析的方法，并分析了对感应滤波换流变压器振动模态分析的基本思路。.(4) 建立了谐波条件下绕组振动的有限元模型，经过有限元计算得到了在四种工况下绕组的振动特性，计算结果表明，感应滤波技术对各个绕组的振动有明显的抑制作用.(5)经有限元计算得到了各个绕组在两种直流侵入方式下的振动特性。.(6)确定了感应滤波技术在降低换流变压器铁心振动上的理论依据。.(7) 完成了试验变压器的设计、制造；通过振动实验，获得了新型换流变压器各种情况下的振动测试结果，并进行了数据分析。