基于ANSYS的超导调相机定子线圈支撑结构有限元分析

王栎宁，李 光

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

随着我国特高压直流输电网络建设规模的不断扩大，电网复杂度、电能质量控制问题日益突出。在直流输电网和交流配电网之间进行的“交直转换”过程中，无功功率缺乏的问题日益凸显。严重的无功功率缺乏会导致“交直转换”的换相失败，使直流输电系统发生闭锁，功率无法传输，从而严重影响整体电网的安全性。因此亟需高效可靠的无功功率补偿装置来提高电网的安全性。

相比于其他类型无功补偿装置，同步调相机具有电压支撑能力强、无功补偿特性好、短时过载能力强等特点，是优质的无功补偿装置。国家电网公司已经开始大规模部署300 Mvar等级的常规同步调相机。但常规同步调相机也存在一些固有缺点，如转子绕组铜损耗大、转子维护频繁、弱输出时效率低、定子同步电抗大等，这些缺点相应限制了常规同步调相机的发展。

采用超导材料的超导同步调相机可以克服上述缺点。由于超导材料没有电阻，所以超导同步调相机的转子几乎没有热损耗，大幅度提高了弱输出时的效率，因此也减少了维护需求。同时，超导材料电流密度高，可产生强磁场，因此定子可采用无磁性齿结构，大幅度降低了定子同步电抗，可以较小的转子电流调整率实现较大的定子无功输出能力。超导同步调相机在无功补偿装置中具有明显的技术优势。调相机外形图如图1所示。

图1 调相机外形图