气隙对换流阀阳极饱和电抗器发热影响研究

张宏伟

doi:10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2026.02.009

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

气隙对换流阀阳极饱和电抗器发热影响研究

电力电容器与无功补偿 | 无功补偿与滤波

气隙对换流阀阳极饱和电抗器发热影响研究
Research on the Influence of Air Gap on Heating of Anode Saturable Reactor in Converter Valves
国网甘肃省电力公司金昌供电公司，甘肃金昌 737100
2026年47卷第2期页码：80-89
DOI：10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2026.02.009
稿件说明：

移动端阅览

张宏伟. 气隙对换流阀阳极饱和电抗器发热影响研究[J]. 电力电容器与无功补偿, 2026,47(2):80-89.

ZHANG Hongwei. Research on the Influence of Air Gap on Heating of Anode Saturable Reactor in Converter Valves[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation, 2026, 47(2): 80-89.
张宏伟. 气隙对换流阀阳极饱和电抗器发热影响研究[J]. 电力电容器与无功补偿, 2026,47(2):80-89. DOI： 10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2026.02.009.

ZHANG Hongwei. Research on the Influence of Air Gap on Heating of Anode Saturable Reactor in Converter Valves[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation, 2026, 47(2): 80-89. DOI： 10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2026.02.009.

摘要

阳极饱和电抗器的主要作用是限制电流变化率和浪涌电流、抑制电压变化率和浪涌电压、消除谐波和振荡、平滑波形，保障换流阀运行稳定性。阀电抗器运行中，受磁致伸缩效应、麦克斯韦力和洛伦兹力的长期共同作用，铁心振动会造成气隙变小、消失，导致铁心损耗增大、温度上升，严重危及换流阀安全。文章分析了铁心气隙脱离引起铁心损耗增大的案例，通过参数测量、振动测试、损耗测试、垫片状态检查等手段，探索气隙对损耗、温度、电动力等参数的影响，分析研究阀电抗器气隙与发热故障间的逻辑关系，提出了设计制造、日常运行、检修维护等阶段的改进措施，对保证阀电抗器、晶闸管等设备安全运行具有重要的借鉴和参考意义。

Abstract

The main function of the anode saturable reactor is to limit the rate of current change and surge current，suppress the rate of voltage change and surge voltage，eliminate harmonics and oscillations，smooth waveforms and assure operation stability of the converter valve. During the operation of valve reactors， vibration of the iron core，due to the long-term and combined effects of magneto striction，Maxwell force and Lorentz force，can cause the air gap to reduce or disappear，resulting in increase of iron core loss and rise of temperature，and seriously endangering the safety of the converter valve. In this paper，the case of increase of iron core loss due to the detachment of iron core air gap is analyzed. The influence of air gap on such parameters as loss，temperature，and electro dynamic force is explored through the means such as parameter measurement，vibration testing，loss testing，pad status inspection etc. The logical relationship between reactor air gap and heating faults of valve reactor is analyzed and studied，and the preventive measures at such different stages as design，manufacturing，daily operation，maintenance are proposed， whch have important reference and guidance significance for assuring safe operation of equipment such as valve reactors and thyristors.

关键词

Keywords

references

高压直流输电换流阀用饱和电抗器：NB/T 11075—2023[S]. 2023.

Saturable reactor for high voltage direct current（HVDC） converter valve：NB/T 11075—2023[S]. 2023.

张宏伟.振荡过电压对双极中性线滤波器电抗器绝缘性能影响分析[J].电力电容器与无功补偿，2025，46（5）：74-84.

ZHANG Hongwei. Analysis of influence of oscillatory overvoltage on insulation performance of bipolar neutral line filter reactors[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation，2025，46（5）：74-84.

刘云鹏，来庭煜，刘嘉硕，等.特高压直流换流阀饱和电抗器振动声纹特性与松动程度声纹检测方法[J].电工技术学报，2023，38（5）：1375-1389.

LIU Yunpeng，LAI Tingyu，LIU Jiashuo，et al. Vibration voiceprint characteristics and looseness detection method of UHVDC converter valve saturable reactor[J]. Transactions of China Electrotechnical Society，2023，38（5）：1375-1389.

刘泽洪，郭贤珊.高压大容量柔性直流换流阀可靠性提升关键技术研究与工程应用[J].电网技术，2020，44（9）：3604-3613.

LIU Zehong，GUO Xianshan. High-voltage large-capacity VSC valve reliability enhancement[J]. Power System Technology，2020，44（9）：3604-3613.

刘振亚.特高压交直流电网[M].北京：中国电力出版社， 2013.

YANG Wei，CHEN WeiJiang，ZHOU Yuan，et al. Heat dissipation characteristics of anode saturable reactors with high thermal conductivity epoxy resin used for ultra-highvoltage direct current converter valves[J]. High Voltage， 2020（5）. 598-604.

CAO J，DAVIDSON C，MOULSON S. Dynamic modelling of saturable reactor for HVDC applications[J]. IET Science Measurement&Technology，2007，1（3）：138-144.

左宇翔.高压直流输电换流阀用饱和电抗器铁芯损耗计算与温度分布优化方法研究[D].天津：天津大学，2022.

LI Xiangyu，ZHA Junwei，WANG Sijiao，et al. Effect of high-thermal conductivity epoxy resin on heat dissipation performance of saturated reactor[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2017，24（6）：3898-3905.

刘堃，李凯，范彩云，等.换流阀饱和电抗器发热机理与燃烧仿真分析[J].南方电网技术，2022，16（9）：18-25.

LIU Kun，LI Kai，FAN Caiyun，et al. Heating mechanism and combustion simulation analysis of saturated reactor in converter valve[J]. Southern Power System Technology， 2022，16（9）：18-25.

MICHAEL FARADAY. Experimental researches in electricity[M]. Journal of the Franklin Institute，1852.

WANG Yaqi，GAO Chong，LI Lin，et al. Study for influence of harmonic magnetic fields on vibration properties of core of anode saturable reactor in HVDC converter valve system[J]. IEEE Access，2021，9：24050-24059.

MAXWELL J C. A treatise on electricity and magnetism[J]. Nature，1873，7（182）：478-480.

YUAN Jiaxin，ZHANG Zhewei，ZHOU Hang，et al. Optimized design method of permanent magnets saturated core fault current limiters for HVDC applications[J]. IEEE Transactions on Power Delivery，2021，36（2）：721-730.

毛颖科，张天枫，朱正一，等. ±500kV直流换流阀用饱和电抗器温度场与电场仿真研究[J].高压电器，2024，60（1）：128-135.

MAO Yingke，ZHANG Tianfeng，ZHU Zhengyi，et al. Simulation study on thermal and electric field of saturable reactor for ±500kV converter valve[J]. High Voltage Apparatus，2024，60（1）：128-135.

CAO Junzheng，FENG Ji，JIE Liu，et al. Valve saturable reactor Iron losses of ultrahigh-voltage direct current converter[J]. IET Science Measurement & Technology，2016， 10（2）：77-83.

STEINMETZ C P. On the law of hysteresis[J]. Proceedings of the IEEE，1984，72（2）：197-221.

钱锋，张蔚，蒲云豪，等.纳米晶铁心变压器空载损耗的研究[J].变压器，2024，61（1）：9-13.

QIAN Feng，ZHANG Wei，PU Yunhao，et al. Research on no-load loss of nanocrystalline iron core transformer [J]. Transformer，2024，61（1）：9-13.

张娟娟，盛财旺，巩少岩，等.巴西美丽山Ⅱ期直流工程用饱和电抗器铁心损耗优化与特性分析[J].电网技术， 2020，44（8）：3179-3185.

ZHANG Juanjuan，SHENG Caiwang，GONG Shaoyan，et al. Core loss optimization and characteristics analysis of saturable reactors in Brazil Belo mountain UHVDC phase II transmission project[J]. Power System Technology，2020， 44（8）：3179-3185.

张耀月，张宏伟，宋燕.基于电测法的大型绕组类设备L/R同步测试研究[J].机械研究与应用，2020，33（6）：182-186.

ZHANG Yaoyue，ZHANG Hongwei，SONG Yan. L/R synchronous test technology for large windings based on electrometric methods[J]. Mechanical Research & Application， 2020，33（6）：182-186.

袁佳歆，莫作权，李旭哲，等.换流阀用阳极饱和电抗器研究综述[J].高电压技术，2022，48（12）：4829-4841.

YUAN Jiaxin，MO Zuoquan，LI Xuzhe，et al. Review of anode saturable reactor for converter valve[J]. High Voltage Engineering，2022，48（12）：4829-4841.

刘杰，汤广福，查鲲鹏，等.特高压直流输电换流阀冲击暂态均压措施研究[J].中国电机工程学报，2016，36（7）：1828-1835.

LIU Jie，TANG Guangfu，ZHA Kunpeng，et al. Research of the voltage balancing scheme of UHVDC converter valve in impulse transient[J]. Proceedings of the CSEE，2016，36（7）：1828-1835.

刘磊，汪得利，黄华，等. ±1100kV/5455A特高压直流换流阀饱和电抗器散热设计与研究[J].高压电器， 2020，56（7）：23-28.

LIU Lei，WANG Deli，HUANG Hua，et al. Design and research on heat dissipation of saturable reactor in±1100kV/5 455 A UHVDC converter valve[J].High Voltage Appara tus，2020，56（7）：23-28.

ZHANG Pengning，LIN Li. Vibration of saturable reactor core used in HVDC converter valve system[J]. Journal of Engineering，2017（14）：2584-2590.

WANG Jiajun，ZHANG Changgeng，LI Yongjian，et al. Modeling of air gap magnetic characteristics of anode saturable reactors under impulse current excitation[C]//2019 22nd International Conference on Electrical Machines and Systems（ICEMS）. [S. l. ]：IEEE，2019：1-5.

ANDERSON P I，MOSES A J，STANBURY H J. Assessment of the stress sensitivity of magnetostriction in grainoriented Silicon steel[J]. IEEE Transactions on Magnetics， 2007，43（8）：3467-3476.

袁发庭，姬睿氢，吕凯，等.考虑硅钢片磁致伸缩特性的干式铁芯电抗器铁芯振动分析及优化[J].高电压技术， 2023，49（4）：1486-1494.

YUAN Fating，JI Ruiqing，LYU Kai，et al. Vibration analysis and optimization of dry-type core reactor with Silicon steel sheet magnetostrictive model[J]. High Voltage Engineering，2023，49（4）：1486-1494.

张鹏宁，李琳，纪锋，等. HVDC阳极饱和电抗器阻尼弹性体降振降噪试验研究[J].电网技术，2017，41（12）：3839-3845.

ZHANG Pengning，LI Lin，JI Feng，et al. Test study on reduction of vibration and noise to damping elastomer in HVDC anode saturable reactor[J]. Power System Technology，2017，41（12）：3839-3845.

KITAGAWA W，ISHIHARA Y，TODAKA T，et al. Analysis of structural deformation and vibration of a transformer core by using magnetic property of magnetostriction[J]. Electrical Engineering in Japan，2010，172（1）：19-26.

MAXWELL J C. A dynamical theory of the electromagnetic field[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London，1865（155）：459-512.

LORENTZ H A. La théorie électromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants[J]. Archives Néerlandaises des Sciences Exactes et Naturelles，1892（25）：363-552.

ROSSI M，LE BESNERAIS J. Vibration reduction of inductors under magnetostrictive and maxwell forces excitation[J]. IEEE Transactions on Magnetics，2015，51（12）：1-6.

王振，张艳丽，龚园，等.机械应力下无取向电工钢片磁致伸缩特性研究[J].电工技术学报，2023，38（21）：5682-5690.

WANG Zhen，ZHANG Yanli，GONG Yuan，et al. Study on magnetostrictive properties of non-oriented electrical steel sheet under mechanical stress[J]. Transactions of China Electrotechnical Society，2023，38（21）：5682-5690.

李旭哲.阳极饱和电抗器的振动噪声特性研究[D].兰州：兰州交通大学，2023.

王家俊.特高压换流阀阳极饱和电抗器铁心损耗研究[D].天津：河北工业大学，2021.

张长庚，王家俊，李永建，等.特高压换流阀阳极饱和电抗器动态铁芯损耗模拟[J].高电压技术，2021，47（6）：2158-2168.

ZHANG Changgeng，WANG Jiajun，LI Yongjian，et al. Dynamic core loss simulation of the anode saturable reactor of UHVDC converter valves[J]. High Voltage Engineering，2021，47（6）：2158-2168.

浏览量

下载量

CSCD

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

干式铁心并联电抗器气隙分布对损耗的影响

对交流电动机电容器耐久性试验中损耗变化的初步研究

调谐滤波器应用于某电解铝整流变的效益分析

遵化供电区域无功优化运行及经济分析