特高压换流阀冷却系统配水仿真及试验研究

换流阀阀塔冷却系统配水均匀性是换流阀乃至大电网是否能安全稳定运行的重要影响因素之一。基于某型号换流阀阀塔结构,采用三维仿真计算及试验测试结合的方法,对其冷却系统各支路流量分配情况进行了分析,结果表明:不同进口总流量下,流量分布规律较一致;在设计流量下,各支路流量偏差率及不均匀度可分别控制在5%和3%以内,满足工程使用基本需求;同时,通过对仿真与试验结果进行对比分析,证明了仿真计算方法的准确性,为换流阀等大型水冷式电力一次设备的冷却系统配水问题提供了一种设计验证方法。     

基于Flowmaster的柔性直流换流阀水路仿真研究

冷却水路是柔性直流(柔直)换流阀的重要组成部分,各支路流量分布是否均匀将直接影响柔直换流阀的可靠运行.此处基于一维流体仿真软件Flowmaster对柔直换流阀塔主进出水管分布进行研究,并与试验结果进行对比,验证了仿真计算的准确性,并为柔直换流阀冷却水路设计提供一种设计验证依据.     

悬吊式换流阀水路均流设计研究

换流阀阀塔内每层流量均布对功率器件的散热和散热效率至关重要。首先，根据塔水路结构布局，通过三维仿真软件Fluent对阀塔内部主水管进行流量-压差曲线仿真计算，并对曲线进行拟合得相应的流量压差函数，根据阀塔水路整体系统要求及主水管流量压差函数求解阀层流量压差函数，按此流量-压差函数指导阀层单元结构设计。其次，通过一维流体系统仿真软件对阀塔每层水路进行均流特性验证分析。最后，通过搭建阀塔水路测试平台，对比分析仿真结果和测试结果，验证仿真分析方法的可行性与正确性。研究结果可以为后续换流阀水路均流设计提供一种设计参考。     

±500 kV海上柔直换流阀轻型化设计及仿真分析北大核心CSCD

海上柔直换流阀的尺寸重量直接关系海上换流平台设计制造、制造成本,换流阀轻型化设计将是产品主要攻克技术之一。文中通过分析±500 kV 2 GW海上柔直换流阀常规设计,对比分析传统支撑式换流阀的结构特征;从功率模块、阀段和阀塔3个层面分析轻型化柔直换流阀设计方法,并通过采用有限元法仿真验证其工程可实施性,凸显其技术优势,对海上柔直换流阀推广应用具有重大影响。     

巨型主配压阀静态特性仿真

利用仿真软件AMESim建立了水轮机调速器主配压阀的静态模型,并对主配压阀静态特性中的泄漏流量、中位泄漏流量、压力 — 流量特性等进行了仿真分析。结果表明:阀芯在中位时泄漏流量最大;主配压阀搭叠量为0时,中位泄漏流量随着系统压力的增加而线性增加;负载流量与负载压降成反比,与阀芯位移成正比。     

刀闸拉合对柔性直流换流阀电磁干扰的仿真研究

为探究刀闸拉合对柔性直流换流阀的电磁干扰特性,针对刀闸拉合对柔直换流阀辐射电磁干扰试验,通过分析电磁干扰原理,在CST仿真软件中建立了仿真模型.基于TLM场路耦合计算方法开展了仿真计算,得出了电磁干扰试验中阀塔内各位置的辐射电磁干扰水平,探究了阀塔内不同高度位置的电磁干扰强度和屏蔽罩对电磁干扰水平的影响.结果表明:阀塔...     

侧风下分区配水对冷却塔性能的影响研究

分区配水能通过改善传热传质区域的气水比来提高冷却塔冷却效率,其实际运行过程中侧风的影响不容忽视。以某超大型湿式冷却塔为对象,利用三维数值模拟方法研究了环境风速v=1~3 m/s时,出塔水温、冷却效率、通风量和蒸发损失在不同分区配水方案下（内区配水量占比在5%~95%变化）的变化趋势。结果表明:以风速v=3 m/s为例,随内区配水量占比的增加,出塔水温先减小后增大,冷却效率、通风量和蒸发损失先增大后减小;当内区配水量占比为65%时,出塔水温比均匀配水（内区配水量为60.68%）时降低了约0.14 ℃,冷却效率提高了0.82%;同时,风速v=1~3 m/s时,分区配水的出塔水温均低于均匀配水,冷却效率均高于均匀配水。因此,在低风速下,与均匀配水方案相比,分区配水方案能有效降低冷却塔的出塔水温、提高冷却效率。     

柔性直流输电换流阀子模块现场测试装置设计

柔性直流输电的能量转换核心装置是柔性直流输电换流阀,柔直换流阀的基本组成单元是子模块,柔直工程换流阀的子模块数量众多,按传统逐个测试的方法需耗费数周时间才能完成检测,因此目前的柔直换流阀检修一般采用抽检的方式,存在漏检的安全隐患。为了快速检测换流阀子模块,根据子模块检测实验需求,设计了一套柔直换流阀子模块现场批量自动测试装置,采用10 kV直流电压源为阀段供电、子模块轮流导通关断的方式自动完成测试,并在鲁西工程广西侧换流阀阀段上进行了实验验证,实验结果表明该套装置可快速实现对柔直换流阀阀段级子模块的IGBT、触发回路、控制板卡等主要组件的测试。     

柔性直流输电系统换流阀无线电干扰特性仿真分析

为了对柔性直流换流站运行时产生的无线电干扰(RI)水平进行预测,以某柔性直流输电工程为背景,采用仿真计算的方法,首先分析了模块化多电平换流器(MMC)物理拓扑结构和运行机理,结合Hertz偶极子模型搭建了柔直换流阀阀塔FEKO电磁辐射模型。采用直接频域计算方法,通过PSCAD电力系统仿真软件仿真获得了换流阀上、下桥臂电压和电流的时域波形,通过快速Fourier变换计算得到换流阀在稳态运行时各点的阻抗频率特性,得到了仿真计算的阻抗参数。最后将典型IGBT导通关断时的波形作为仿真激励参数,利用基于以矩量法为核心算法的FEKO软件,分析了柔性直流换流阀在运行期间无线电干扰特性。研究结果表明:随着频率升高,阀塔产生的RI在数值上逐渐减小,方向性逐渐增强,阀塔横向侧场强明显高于阀塔纵向侧场强,仿真计算得到最大干扰值约75.10 dB,数值上未超出规定的干扰限值。该研究对实际的柔性直换流阀电磁兼容设计和电磁干扰防护具有参考价值。     

基于等时间常数的模块化多电平换流器柔直换流阀动模系统设计

介绍与电力系统动模仿真密切相关的相似定理及其附加条件,给出相似判据的确定方法,推导用于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)柔直换流阀动模系统设计的相似判据,提出满足过渡过程动态特性相似的用于MMC柔直换流阀动模设计的等时间常数相似判据,为MMC柔直动模系统的最终实现提供必要的理论依据。根据所提等时间常数相似判据,对千兆瓦级MMC柔直动模仿真系统进行了系统设计、参数计算,搭建了完整的动模系统。最后,设计MMC柔直无源逆变及静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行的实验方案,并通过相应的动模仿真测试实验,验证了所提基于等时间常数相似判据设计的MMC柔直动模仿真系统的正确性。在相同条件下,建立并完善MMC柔直换流阀的实时数字仿真模型,通过与动模实验结果的对比,证明了所建实时数字仿真模型的有效性,及其在动态过程中与动模系统的差异。     

南澳多端柔性直流输电示范工程仿真和测试

南澳多端柔性直流输电示范工程（简称南澳柔直工程）是世界上第一个VSC-MTDC工程。对该工程柔直换流器满载运行时谐波和损耗水平进行测试,结果表明柔直换流器产生谐波电流小,对交流电网电压畸变率基本无影响,换流器损耗在额定功率的1%左右。对换流器的有功和无功阶跃、风电场通过纯直流系统并网、系统功率反转和三端功率升降进行了仿真研究,结果表明南澳柔直工程构成了灵活可控的三端直流输电网络,能将南澳岛风电场的风电接入电网并保持自身和相关电网稳定运行。     

±500 kV柔直换流站阀厅金具表面电场计算

为研究柔直传输系统阀厅金具电场分布情况,以张北+500 kV柔直电网工程丰宁换流站金具及配套设备为研究对象,构建了其三维模型.用直流偏置+正弦波模拟其运行电压情况,实现了阀厅整体电位和电场分布的高效计算,得到了各金具表面最大场强及分布位置,并将其最大场强控制在了2 kV/mm以内.该研究结果为土500 kV柔直换流站阀厅的规划设计提供了参考,对阀厅内部金具的抗晕结构优化具有一定的参考价值.     

海上柔直换流阀塔运行期间的振动性能研究

海上换流阀在运行期间的安全性关系到海洋风电的有效输送.为研究支撑式海上换流阀塔运行期间的结构响应,依据某工程中的海上柔直换流阀建立有限元模型,通过模态分析和时程分析,研究了换流阀塔的自身振动特性和在环境荷载作用下的动力响应.结果表明,换流阀塔弱轴振动方向为连接前后两个单塔的方向,外荷载作用下将在此方向产生较大动力响应,...     

典型特高压换流阀塔屏蔽装置电场仿真及对比分析

为研究实际阀厅布置中特高压换流阀塔屏蔽装置的电场分布规律,分析了某±800 k V直流输电工程不同阀厅中所用3种典型换流阀塔的结构特点,利用ANSYS仿真软件建立了各种阀塔的电场计算有限元等效模型,同时为考虑实际运行时阀厅内各设备间的相互影响,建立了3种换流阀塔各自所在阀厅的整体模型作为求解区域,计算了额定工况下阀厅内6组换流阀塔1个周期内的电位、电场分布,并对比了3种典型阀塔屏蔽装置的电场分布特点。研究结果表明3种换流阀塔的屏蔽装置在额定工况下表面电场强度最大值分别为1 599、1 007、1 515V/mm,均满足小于2 000 V/mm的控制场强要求;阀层弯边式分体屏蔽装置电场分布的均匀性优于阀层整体屏蔽型与单片式分体屏蔽型。     

柔性直流阀冷系统设计缺陷及改进措施研究

阀冷系统是柔性直流换流阀的一个重要组成部分,它将阀体上各元器件的功耗发热量排放到阀厅外,保证换流阀运行温度在正常范围内,阀冷系统的运行工况直接影响换流阀能否安全可靠运行,这就要求阀冷系统有较高的可靠性.当前国内柔性直流输电工程较少,且已设计的柔性直流阀冷系统在实际生产过程中存在诸多不足,鲁西换流站作为世界首个高压大容量柔直输电工程,其安全运行将为后续工程提供支撑性帮助.以鲁西换流站柔直阀冷系统为载体,研究柔直阀冷系统设计缺陷及改进措施.     

基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略

为简化阀组在线投入的顺控操作流程,特高压柔性直流输电系统要求柔直阀组具备在直流侧短接状态下完成在线投入的能力。首先,阐述基于混合型MMC特高压柔直阀组的在线投入过程,分析过程中的关键技术难点;然后,结合混合型MMC阀组控制特性及直流侧等效回路,对在线投入过程的关键策略进行详细分析,提出基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略实现方案,该策略方案在直流侧短接状态下可实现柔直阀组平稳解锁、直流电流快速转移、旁路开关可靠分断以及子模块均压等关键目标;最后,通过实时数字仿真平台试验,验证所提策略具有良好的控制性能。     

10kV配网电缆温度场和载流量计算分析

为确保电缆能安全、正常工作,又充分发挥电缆的输送能力,采用精确方法预计地下电缆的载流量具有重要意义。针对10 kV配网常用三芯电力电缆,结合传热知识对10 kV配网直埋电缆温度场进行分析,构造出载流量和热流密度间的换算关系和边界条件,建立直埋三芯电力电缆的温度场模型,对电缆温度场和载流量进行仿真计算。在此基础上,基于IEC 60857给出的解析计算式进行验证分析,误差不超过0.6%,且与Q/GDW 512—2010《电力电缆线路运行规程》中规定的载流量值相差不大,误差不超过4%。最后,利用建立的地下直埋电缆温度场模型,分析了影响土壤直埋电缆载流量的影响因素及各因素对载流量的影响规律,为工程实际提供参考依据。     

ALSTOM调速器主配压阀更换调试工艺的探索

通过洪江水电厂3号水轮机配置的ALSTOM调速器导叶主配压阀更换工作,探索ALSTOM主配压阀更换、调试的工艺,解决主配压阀在机组运行过程中产生的若干问题,为调速器主配压阀点检定修工作的开展积累经验。     

基于主被动冷却耦合的棱柱电池热管理系统研究

随着电动汽车电池包容量的增加和电池单元能量密度的提高,电池的热管理已经成为当前电动汽车设计制造过程中的重点和难点。本文基于单个电池单元和电池模组逐级热分析的方法,在电池模组的热管理系统中,引入液冷板作为主动式制冷,同时采用风冷和均热板作为被动式制冷。首先,通过对单个电池单元进行细致建模,计算得到不同电池单元放电倍率下的产热量。然后,对组装成的电池模组进行主动和被动热管理系统的建模。接着,分别对两种不同的热管理系统—风冷与液冷耦合系统、液冷与均热板耦合系统进行最高温度和温度均匀性的模拟仿真,并选择冷却性能更优的结构。最后,对选定的热管理系统在不同质量流量下对系统冷却效果的影响进行优化设计。研究结果表明,随着冷却液流量的增加,最高温度呈现下降趋势,且在2.125 L/min之后冷却效果趋于平缓。综合考虑冷却效果和系统能耗,2.125 L/min的进口流量是在液冷与均热板耦合系统下的最佳选择。     

基于MMC的多端柔性直流配电网控制与保护

为提高多端柔直配电网系统的稳定运行能力,本文首先对分割的城市中压配电网进行互联设计了多端柔性直流混合配电网,对主要换流设备选型进行实例设计;基于下垂控制策略并结合功率参考值平移的曲线特性,将考虑电压限值的直流电压斜率控制方法应用于多端柔直配网,并制定本文设计案例的换流器保护配置策略。在PSCAD/EMTDC中完成10 kV多端柔直配网应用案例的搭建,最后仿真验证直流电压斜率控制策略及保护配置方案的有效性。