镀锌层对新型固体绝缘结构电场分布影响的研究

近年来,12k V固体绝缘环网柜在配电系统中得到了大力推广。为了实现可靠接地,在绝缘件的表面镀锌并可靠接地,发现绝缘件的电场分布发生较大改变。为了研究镀锌层对固体绝缘结构电场分布的影响,本文以12k V固体绝缘环网柜内的绝缘筒为例,采用有限元法对其进行仿真,分别对外表面有无镀锌层的绝缘筒的电场分布进行分析。结果表明:无镀锌层的绝缘筒的最大场强值低于临界击穿场强,不会发生击穿;有镀锌层的绝缘筒的最大场强值较无镀锌层的大一个数量级,若绝缘材料存在缺陷或结构设计不合理,则会发生局部放电。     

110kV环氧浇注干式变压器绝缘结构的仿真验证

环氧浇注干式变压器相对于其他干式变压器具有很多优点,但是出于经济性的考虑,其电压等级及容量的提高受到了制约。本文对一台尚处于设计阶段的110k V环氧浇注变压器绝缘结构进行了仿真验证。首先,建立该变压器的二维电场仿真模型;其次,根据不同的连接位置分别对该二维模型进行有限元电场仿真;再次,分析在不同连接位置下空气绝缘和环氧树脂绝缘中的电场强度;最后,根据电场结果分析得知该绝缘结构能够满足工频耐压试验的要求,并对后续工作进行了展望。     

固态变压器高压连接处绝缘结构优化设计北大核心CSCD

为了实现固态变压器绝缘性能的提升,满足其电压等级提升和紧凑型一体化设计的需求,利用遗传算法与电场仿真联合方法优化了固态变压器高压连接处绝缘结构。首先通过建立一体化固态变压器的绝缘结构模型,计算了稳态电场分布状态及局域电场集中位置,发现高频变压器与电力电子模块连接处接地截止点局域最高电场达6.97 kV/mm,高于空气击穿强度。其次设计了圆弧形模块连接绝缘结构将接地截止点埋入固体绝缘介质中,并通过遗传算法与电场仿真联合方法优化了圆弧形结构尺寸参数,使得连接处最高电场转移至固体绝缘介质内部,周围空气最高电场下降了84.8%至1.06 k V/mm。研究表明,优化算法与电场仿真联合的方法有助于高效优化绝缘结构,圆弧形模块连接结构是固态变压器可行的绝缘连接结构。     

高压绝缘套管电场分析及结构优化

高压绝缘套管是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)高电压与地电位绝缘的重要元件,其均匀的电场分布与合理的结构是GIS安全运行的保证。笔者针对252 k V GIS高压绝缘套管结构设计与电场分布问题,以电磁场理论为基础,通过建立高压绝缘套管电场分布计算的数学模型和基于ANSYS软件的套管电场分布的仿真分析,对套管接地内屏蔽附近电场分布对套管外表面局部区域电场强度的影响进行研究,并据此对套管内屏蔽进行结构设计。套管内屏蔽结构参数的优化结果表明,套管外表面的最大切向场强降低了约29%,使其绝缘性能有了明显的提高。     

典型40.5 kV穿柜套管绝缘击穿案例仿真和分析

穿柜套管绝缘击穿引发变压器出口短路案例屡见不鲜,文中将套管绝缘击穿分为空气绝缘击穿与环氧绝缘击穿两类。为明确两种击穿的诱因,结合某省第3季度穿柜套管绝缘击穿案例,针对屏蔽体悬浮及内含气隙的穿柜套管展开电场仿真研究。仿真结果表明空气绝缘击穿多由内等电位屏蔽悬浮造成,环氧绝缘击穿多由缺陷气隙放电或击穿引起的绝缘劣化变性造成,该结果与案例分析一致。为研究屏蔽改进在防止气隙放电方面的作用,借鉴800 kV气体绝缘组合电器中屏蔽裙边处理改善边缘效应的措施,对屏蔽改进后含气隙的穿柜套管展开电场仿真研究,仿真结果表明裙边改进对缺陷气隙的优化作用不大。根据仿真结果,防止穿柜套管绝缘击穿类事故不能单单依靠优化屏蔽体手段。仿真和分析结果为穿柜套管结构设计及现场安装具有一定指导意义。     

基于静电场仿真分析的绝缘套管优化设计

为设计适用于40.5 k V中压柜式气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)的插入式套管,运用静电场理论建立C-GIS套管电场的数学计算模型,通过ANSYS软件对套管在悬浮和接地不同状态下仿真了套管的电场分布,并根据研究结果对内部结构进行了优化。结果表明:内屏蔽接地情况下放电几率更低,屏蔽罩距离中间导电铜棒距离为15 mm,屏蔽罩折边半径为1.5 mm时,环氧树脂外表面沿面场强降低了约31%,环氧树脂内部最大场强为18.8 k V/mm,绝缘性能得到了明显提升。     

12kV固体绝缘环网柜开关模块局部放电问题分析

固体绝缘环网柜的结构直接影响其开关模块施加电压后的电场分布,进而放电量在局部放电试验中得以体现.本文以12kV固体绝缘环网柜开关模块为研究对象,仿真分析了开关模块底部支撑钣金件结构在优化前后的电场强度变化,并通过其局部放电波谱图进行验证.试验结果表明,固体绝缘环网柜开关模块底部支撑钣金件结构对其局部放电影响显著,通过裁除开关模块出线侧支撑钣金件的部分实体,加大了开关模块出线位置与支撑钣金件边缘间的距离,可以改善开关模块及整柜的电场分布,进而降低固体绝缘环网柜的局部放电量.本文所提出的降低局部放电量方法,为提升固体绝缘环网柜的绝缘水平和使用寿命提供了思路和解决方案.     

基于电–热多物理场耦合模型的直流GIL绝缘子表面电荷积聚及其对沿面电场影响的研究

表面电荷积聚是制约直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)绝缘子闪络电压提高的主要因素。由于实际测量困难,国内外学者通过建立数学模型开展仿真计算获得绝缘子表面电荷积聚特性。然而现有研究均未考虑GIL中复杂的热传递过程,所建立的电荷积聚模型难以反映实际工程中直流GIL绝缘子电荷积聚情况。为解决上述问题,该文建立了直流GIL内部热交换方程,掌握了实际工况下GIL内部温度分布规律,考虑绝缘气体电流密度与电场强度间的非线性关系以及温度对绝缘材料电学特性的影响,建立了绝缘子电荷积聚电–热多物理场耦合模型。基于此模型,研究了不同运行电流下直流GIL绝缘子电荷积聚情况及电场畸变特性,研究结果表明:当处于小电流运行状态时,直流GIL绝缘子上表面最大切向电场为4.26k V/mm;处于大电流运行状态时,最大切向电场强度为5.01k V/mm,增大了17.6%。对于绝缘子下表面,随着运行电流增大,最大切向电场强度由4.55k V/mm增至5.36k V/mm,增长了17.8%。因此,在进行绝缘优化设计时,需重点考虑直流GIL导杆在最大允许温升下的沿面电场分布,该研究成果可为直流GIL绝缘优化设计提供参考。     

±800kV直流换流阀模块内部电场仿真对比分析

全球能源互联网以其可再生、分布式、互联性、开放性和智能化等优势日益受到业界普遍关注,高压直流输电系统作为能源互联网中的基本组成元素,换流阀内部高电位区导体表面电场计算是实现小安全裕度下换流阀绝缘优化的关键。在实际运行的直流输电工程中,±800 k V直流换流阀塔内部电路触发板上的直流均压电阻温度过高,因此需对阀模块内部进行电路改造。为重新测量电路改造后阀塔内部绝缘的可靠性,采用Solid Works建模软件建立阀塔3维模型;并结合逐次子模型技术,利用ANSYS有限元软件对阀模块内部元件的表面电场强度进行仿真计算;对比分析改造前后的阀模块内部电场分布情况。结果表明,阀模块内部整体电场分布合理,电场分布情况满足工程设计要求,最后提出针对电场薄弱环节的优化建议。     

基于有限元法的固体绝缘开关柜温度场仿真研究

由于固体绝缘材料低热传导系数的特点,以往的固体绝缘开关很难实现大电流参数设计,无法满足高负荷密度场合应用,使得该类产品进一步推广、应用受到阻碍。文中首先建立简单三相母线模型,运用流体仿真计算软件得到了一种固体绝缘开关柜的温度场仿真方法,再运用该方法对某12 k V固体绝缘开关柜的三维模型进行温度场仿真,得出了该型开关柜的温度分布。通过对比实际样机温升试验结果,验证了所设计仿真方法的有效性。