EAST快控电源中空心电抗器的电磁屏蔽计算

针对EAST快控电源系统中空心电抗器运行时产生的磁场对周围电子设备干扰的问题,提出利用金属网屏蔽磁场的理论,通过解析计算得到单层和双层金属网屏蔽时屏蔽系数的表达式。参照现场实物建立多个三维模型,选择不同材料(DT4A,GO,1008steel)的金属网,采用三维有限元和Matlab仿真的方法,获得电抗器周围柜体屏蔽前后磁通密度的分布情况,进而分析了屏蔽系数与网孔数目、激励频率、距离的关系。结果表明,单层金属网屏蔽时,DT4A的屏蔽效果最好;双层金属网屏蔽时,DT4A/GO的屏蔽效果最好。总体而言,双层比单层屏蔽更加有效。对进一步研究空心电抗器的安全运行具有重要意义。     

基于SVG成套设计的工频电磁场屏蔽措施研究

静止无功发生器(SVG)成套设备中的空心电抗器运行时会产生工频电磁场,由于成套设备布置紧凑,感应电磁场对近距离范围内SVG阀组、霍尔元件、控保装置等二次设备以及公众或职业人员会产生电磁干扰.本文针对SVG运行时电磁干扰问题进行了深入研究,通过对空心电抗器运行电磁场的仿真,分析其附近空间范围内电磁场的大小是否满足公众、职业暴露限值以及二次系统电磁兼容抗扰度要求.当受场地大小限制,空间电磁场不满足安全限值时,需采取屏蔽措施.通过对比分析多种措施对屏蔽效果的影响,得出在靠近被保护侧敷设整块的铁板作为屏蔽体,是最为经济有效的屏蔽措施.最后基于电抗器空间电磁场分布,对SVG成套设计进行了优化.     

克服变电站空心电抗器磁场干扰的接地系统设计

为减小空心电抗器对附近接地系统的磁场干扰,提出了采用并联独立二次接地体与放射状地网结构两种技术方案以减小接地系统感应电流。本文对某500 kV变电站的二次电缆屏蔽层电流和主网格状地网感应电流展开测试。根据电路理论模型与现场实验结果,分析了并联独立二次接地体对不同线路屏蔽层感应电流的抑制效果。通过建立三维电磁场仿真模型对放射状地网结构抗干扰效果进行讨论。通过仿真与实验结果表明,并联独立二次接地体能够抵消屏蔽层一半以上感应电流,电抗器底部采用放射状地网结构能够有效减小磁场干扰。     

阳极电抗器在直流融冰装置中的研究与应用

在直流融冰装置中,为保证晶闸管换流阀可靠运行,常在换流阀两侧串入阳极电抗器。阳极电抗器因其特性会在运行时会产生较强的工频电磁场,从而对周围敏感元件产生干扰,因此通过有限元仿真,分析了阳极电抗器附近电磁场的大小,并给出了二次装置布置的安全范围。     

大型SVC中三相电抗器的电磁干扰测试与屏蔽措施评估

柔性输电技术中大型静态无功补偿装置(static var compensator,VC)的电磁干扰问题特殊且日趋广泛。为深入了解变电站内SVC对各设备电磁干扰的情况,研究各种屏蔽方法的有效性,对某变电站SVC附近开展现场测试,并从主接地网感应环流、二次电缆屏蔽层电流和直流系统纹波干扰3方面阐述电磁干扰问题。进而,对SVC及附近区域建立三维电磁场仿真模型,通过与现场的空间磁场、感应电流比较验证模型等效性,在此基础上分析不同屏蔽材料不同屏蔽方式下,电磁干扰改善情况以及电感值变化效果。结果表明,大型SVC设备在正常运行时,附近接地系统与直流系统的电磁干扰已临近或已超过其额定运行条件。采用高磁导率材料作为屏蔽措施无法抑制甚至会加重直流系统的干扰,而高电导率材料能够减小附属设备的各项干扰。     

空芯电抗器磁场对周围设施影响的测试研究

对干式电抗器进行了电磁场解析计算验证试验 ,分析了并联电抗器和限流分裂电抗器磁场对各种金属网发热的影响程度及屏蔽措施的屏蔽效果。得出了抑制空芯电抗器磁场影响工程的实用方法。     

RFID无源无线温度传感器与空心电抗器的融合设计与试验

空心电抗器的内部温度一直缺乏有效的监测手段。在其内部安装无源无线温度传感器可以有效解决空心电抗器内部温度监测问题。文中将RFID无源无线温度传感器安装在空心电抗器内部,对信号屏蔽,绝缘,涡流温升,电磁干扰等融合问题进行了全面的仿真、计算和实验研究,结果表明:RFID无源无线温度传感器可以克服空心电抗器屏蔽,实现正常通信;空心电抗器绝缘裕度足够,通过了雷电冲击耐受试验和匝间过电压试验考核;在温升试验中,改进后的传感器涡流温升很小,不影响对空心电抗器温度的测量;RFID无源无线温度传感器温度测量值与空心电抗器本体温度接近。空心电抗器不产生高频电磁场干扰,不影响传感器正常工作。综上所述,在空心电抗器内部安装RFID无源无线温度传感器可以有效地监测其内部温度。     

油浸式空心磁屏蔽电抗器电感计算的研究

基于解析法与Ansoft电磁场仿真分析相结合的方式计算油浸式空心磁屏蔽电抗器的电感,设计制造样机,并通过对样机的试验验证了电感理论计算的准确性。     

基于有限元方法的空心电抗器磁场屏蔽研究

针对干式空心电抗器漏磁场屏蔽问题,以干式空心限流电抗器为例,采用有限元仿真计算方法,研究干式空心电抗器的磁场屏蔽结构,以减少对外磁场分布。结果表明:加装磁场屏蔽装置之后,铝板内侧表面和外侧表面的径向磁感应强度明显变小,但随着离线圈中心距离的增大,屏蔽效果越来越差;铝板内外两侧水平方向的磁场基本被屏蔽,仅存在竖直方向的磁场;在磁场屏蔽板上边缘位置温升数值较大,中心温升较小,温升最大值为26.7 K。研究成果能够为在尺寸限制条件下布置干式空心电抗器提供技术支撑。     

脉冲强流环境中磁场辐射干扰对充电电源的影响及其抑制措施

为了确保模块化脉冲功率电源中的充电电源在脉冲成形网络(PFN)大电流放电时能正常工作,必须对充电电源的控制电路、检测电路等受到的辐射干扰及其抑制措施进行分析和研究。通过有限元数值分析软件Ansoft Maxwell对集成了充电电源、储能电容和脉冲成形网络的模块化脉冲功率电源进行了3维实体建模和电磁场仿真研究。结果表明:材质电导率和磁导率越大,机壳屏蔽效能(SE)越好;当机壳上开孔为圆阵孔时,屏蔽效能优于其他等面积的孔的屏蔽效能;当机壳厚度接近趋肤深度时,屏蔽效能变化较小;当机壳内印刷电路板(PCB)平行于调波电抗时,受到干扰最小。     

全户内变电站电抗器电磁环境及防护方案的分析研究

为研究全户内变电站空心电抗器周围电磁环境特性,在分析三维电磁场理论的基础上,利用有限元仿真软件对单相空心电抗器及电抗器室建立电磁仿真模型.分析空心电抗器周围电磁场分布情况,研究屏蔽装置不同材料和 不同厚度方式下整个仿真空间内磁场的变化情况,为改善全户内变电站的电磁环境提供解决方案.     

并联电抗器电流开合试验电源侧参数对TRV的影响研究

高压交流断路器的并联电抗器电流开合试验中,试验回路的预期TRV由负载侧参数决定,但在实际试验中电源侧参数对断路器断口间TRV也会产生一定影响,电源侧参数的合理选定是正确考核高压交流断路器开合并联电抗器性能的基础。针对一台145 kV的SF_6断路器,利用PSCAD仿真软件,对比分析了不同电源侧电感、电容对TRV的影响。得出电源侧参数会导致TRV峰值和电压上升率不同程度增大的结论,其中电感值的增加会提升其增幅,电容值在一定范围内的增加会降低其增幅。进一步结合实际试验数据,验证了仿真分析结果。     

35kV空心电抗器工频磁场最优抑制方式的研究分析

干式空心电抗器运行时产生的强磁场是变电站和换流站内电磁污染的主要来源,其产生的强磁场引起了变电站和换流站接地网导体的发热、对周围设备的磁干扰以及对运行人员身体健康的影响等。为此,通过有限元分析软件ANSYS的仿真,探讨了在三相一字形排列的干式空心电抗器最优工频磁场的抑制方式,对比分析了多种屏蔽方式下的磁场屏蔽效果,最终得出了在三相一字型排列的干式空心电抗器底部加钢屏蔽侧围加铝屏蔽的镂空屏蔽罩的最优磁场屏蔽方式,在这种屏蔽方式下,磁场的抑制效果最好,且对电抗器的影响较小。     

±1100 kV PLC电抗器均压屏蔽装置的结构优化

±1 100 kV电力载波通讯(PLC)噪声滤波器能有效滤除传导高频干扰噪声,以防对电力系统中的PLC信号造成干扰。PLC电抗器是噪声滤波器的主要设备之一,串联于噪声滤波器主回路中。为合理确定±1100kVPLC电抗器均压屏蔽装置的结构形式和外形尺寸,首先根据±1 100 kV PLC电抗器置的初步结构设计,通过真型产品的50%操作冲击放电特性试验和3维电场仿真理论计算,得到了PLC电抗器表面临界击穿场强值;其次,针对PLC电抗器均压屏蔽装置表面场强畸变相对严重的部位,从均压环外径、管径等方面进行研究和优化,并对比分析了实验室和实际运行环境下PLC电抗器表面场强分布情况;最后,采用250/2 500μs标准操作波和500/5 000μs长波头操作波,开展了±1 100 kV PLC电抗器操作冲击放电验证试验。研究结果表明,优化后的±1 100 kV PLC电抗器均压屏蔽装置满足工程实际需要,可为±1 100 kV PLC电抗器外绝缘参数设计提供技术支撑。     

高压直流换流站阀厅屏蔽效能的研究

为了控制换流阀的电磁骚扰对站内设备和邻近通信系统的干扰,在研究直流换流站阀厅的屏蔽效能中实测已投运的高压直流换流站阀厅屏蔽效能,同时还计算了不同结构金属网和金属板的屏蔽效能以对比分析。研究结果表明:采用彩钢板和金属网后的屏蔽效能约50dB,但实际换流站运行中阀厅屏蔽作用会降低,大约只有20dB;实际的阀厅屏蔽效果低于计算结果,特别在有引出线的穿墙套管处,计算结果完全不适用;若阀厅仅按6面体铺设直径6mm,网孔面积50mm×50mm的镀锌焊接钢丝网屏蔽层,足以满足要求;如采用0.6mm厚镀铝锌压型钢板,每隔30cm用铆钉连接,两板重合部分宽度>5cm,计算的单层板在<10MHz时,其屏蔽效能>40dB,实际中采用双层板,屏蔽效果更好。     

特高压换流阀用饱和电抗器的振动研究与优化方案

随着特高压直流输电技术的不断发展,输送容量又达到了新的高度,作为晶闸管换流阀核心部件之一的饱和电抗器,起到了抑制电流变化率、高频电压冲击下分摊硅堆电压以及均衡换流阀电压分布的作用。电抗器在实际运行过程中产生的振动,会引起噪音、同时造成连接水管摩擦漏水等一系列的危害。文中分析了电抗器产生振动的原因;利用Ansys仿真软件对换流阀饱和电抗器进行电磁场及谐响应仿真分析,计算出电磁力和振动位移,提出了减振优化方案,并通过试验和仿真验证其可行性,使电抗器振动有效减小,为后续的优化设计提供了参考。     

1100 kV直流SF_6气体绝缘穿墙套管电场仿真分析

国产1 100 kV直流SF_6气体绝缘穿墙套管首次采用双层内屏蔽结构。为此,提出了1种气体电流密度计算方法用于仿真直流电压下的套管电场分布,对工频和直流电压下分别采用单层和双层内屏蔽结构时的套管电场分布进行了仿真分析,探讨了双层内屏蔽结构的电场调控能力,仿真分析了气体电离对电场分布的影响。结果表明:直流电压下套管外部表面电场分布不受内屏蔽电极配置方式的影响,但双层屏蔽结构相对于单层屏蔽结构能够减小套管内部电极的表面场强;套管外部空气电离达到一定程度后将引发屏蔽环表面起始的闪络,内部SF_6气体电离达到一定程度后则更容易发生电离区附近的套管表面电晕放电。     

桥臂电抗器的振动噪声分析与控制

桥臂电抗器受到交变电磁力作用而处于振动状态，产生的噪声引起了不可忽视的环境干扰问题。针对该问题，根据关键参数计算结果建立了桥臂电抗器的电磁–振动–声多场耦合模型，分析了桥臂电抗器主要振动频率特性和噪声辐射方向效应，研究了交直流复合工况和边界吸声系数对噪声的影响规律。结果表明：噪声分布的方向性主要由固有频率振型决定，直流与交流分量的相互作用将影响噪声分布的主要方向；提升周围边界吸声系数可以降低声压级水平。进一步获得了加隔音装置后电抗器的声场仿真结果，利用正交试验和方差分析研究了隔音装置参数对声压级水平和材料用量的影响程度，构建了基于Kriging代理模型的隔音装置多目标优化模型。优化后结构的降噪效果显著，其中声压级水平下降15.2%，隔音装置材料用量减少8.9%。     

内置介质板的开孔箱体屏蔽效能电磁拓扑模型

针对内置介质板的开孔矩形金属箱体的特点,基于电磁拓扑(EMT)理论和BLT方程,建立任意平面波照射下箱体屏蔽效能的EMT模型,推导近似计算解析式,并分析介质板的厚度、材料和位置及平面波的极化角和入射角等因素对屏蔽效能的影响。结果表明:加装介质板可有效抑制箱体谐振,显著提高谐振点附近的屏蔽效能,但对远离谐振点频域的屏蔽效能影响不大;介质板厚度越大,屏蔽效能越高;不同谐振点处存在最佳电导率和最佳相对介电常数,使得谐振的抑制作用最强,屏蔽效能最高;介质板置于箱体前端比后端屏蔽效能高;不同谐振点处屏蔽效能的最大值在不同的介质板位置处取得;平面波的极化角越大,入射方位角越大,仰角越小,屏蔽效能越高。计算结果与仿真结果一致,证明了该文建立的EMT模型的有效性。该方法较等效传输线法(TLM)计算精度更高,尤其是在高频范围;较数值方法和全波仿真计算方法速度更快。该文工作对屏蔽箱体的设计具有指导意义。     

干式半心电抗器谐波分析与计算

应用电磁场数值计算法分析和计算了新型电抗器—干式半心电抗器的谐波 :用场路耦合法建立其数值计算模型 ,解得正弦电压激励下通过电抗器的非正弦周期电流 ;再用付氏变换展开并计算分析谐波计算结果表明铁心材料、尺寸和激励电压均会影响谐波含量。