新型节能铜包铝管母线的温升分析与实验

铜包铝管母线是铝管外包覆薄铜管的新型节能输电母线,两种导体共同分担承载的电流,同时内部较厚的铝管起到机械支撑的作用。在相同频率和幅值的交流电流情况下,铜管的集肤效应深度大于铝管。这种复合结构能有效增加母线交流载流能力,减小母线重量和阻抗以及过流面积,降低母线损耗和温升,提高能效。本文采用数值计算和有限元仿真方法,得到了铜包铝管母线的温升和分布情况,并进行了实验,计算结果与实验数据相符。最后通过对比常规铜排母线和铜包铝管母线的实验结果,显示出铜包铝管母线在节材和节能方面的优异效果。     

大电流封闭母线温升计算

为了在设计阶段评估大电流封闭母线通过大电流时的温升,推演出了大电流封闭母线沿径向的电流密度分布及单位长度阻抗的计算式,然后分析热量传递过程,给出温升具体的计算方法,结合已完成的大电流封闭母线设计事例作出了具体计算和温升评估,最后根据计算结果,提出了可能的降低温升的措施。通过计算、分析,可预测大电流封闭母线可能出现的缺陷,为设计及采取相应措施提供理论支持。     

某电站发电机中性点铜排发热分析

针对某水电站发电机中性点短接铜排温升过高问题,采用3D数值法分析计算铜排损耗及温升,探寻发电机中性点铜排真实电流与定子额定电流关系,为中性点铜排优化设计提供理论依据和宝贵的实践经验。     

850 MW水轮发电机汇流铜排损耗与温升分析

由于集肤效应和邻近效应的影响,大电流汇流铜排的附加损耗显著增加,其发热问题逐渐凸显。本文根据电磁学和导热学理论,建立了850 MW水轮发电机汇流铜排的实体模型,在综合考虑集肤效应、邻近效应、流场、结构布置等多种因素影响的基础上,运用有限元方法分析计算了该汇流铜排的损耗和温度分布规律,并对影响其温升分布的各主要参数进行研究,为汇流铜排的优化设计提供了支持。     

大电流封闭母线磁-流-热场耦合有限元分析

针对用解析法计算母线温升时存在的一些问题,笔者讨论了基于磁场-流场-热场耦合有限元分析的母线温升计算方法。首先计算母线的磁场和导体涡流分布,得到焦耳热源;然后基于流场-热场耦合的共轭传热模型,将前面计算得到的焦耳热加载为热源,进行温度场分析和温升计算。比较12500A大电流离相封闭母线的计算温升与该产品型式试验结果,误差小于2℃。该计算方法对于封闭母线的产品设计人员具有一定参考意义。     

GIS母线导电杆通流能力分析

根据发热和散热平衡来计算母线导电杆的长期通流能力，分析和计算短时发热母线导电杆的短时温升实例，提出了设计GIS母线导电杆通流能力的一种计算方法。     

基于磁场-流场-温度场耦合计算的母线槽热性能分析

作为大电流输配电设备，母线槽的发热温升和散热问题是影响其工作稳定性的重要因素之一，为此本文建立了母线槽的磁场－流场－温度场耦合分析模型，首先计算了三相四线空间绝缘型母线槽的工频磁场、涡流场和焦耳热，然后将焦耳热作为体积热源，通过间接接耦合方法分析了母线槽内部气流场和温度场，母排间距对母线温升影响显著，存在一个使母排温升最小的最优母排间距，增大外壳高度或宽度能够降低母排温升。     

基于等效热路的GIS母线动态热模型研究

建立了126kVE相共箱式GIS母线等效热路模型,由于母线等效热阻与热容等集总参数未知,直接求解微分方程较为困难。采用有限元模型计算母线导体、SF6气体以及外壳的温升时间常数,通过数值拟合方法得出母线负荷电流与稳态温升的对应关系,尝试利用单个指数函数模拟母线各组件的温升过程。与不同负荷条件下有限元温升过程计算结果的对比表明．所提出的模型能够有效计算GIS母线正常运行条件下的温升过程。     

低压预制母线温升特性的建模仿真研究

低压预制母线用于10 kV柱上变压器的二次侧,是一体化改造的重要举措,而研究其温升特性具有重要意义。论文主要选取额定电流为630 A的低压预制母线作为研究对象,首先建立了其三维几何模型,采用电磁场—温度场以及电磁场—气流场—温度场耦合的多物理场模型,对其展开了仿真研究,并与型式试验结果进行了对比,验证了仿真结果的正确性。处于自然对流条件下的预制母线采用电磁场-温度场耦合模型,处于强制对流条件下的预制母线采用电磁场—气流场—温度场耦合模型。同时,文中仿真分析了不同负载情况下的预制母线温升分布情况,仿真结果表明,即使负载为1.1倍额定电流,温升也未超过国家标准温升要求。文中进一步针对预制母线的不同绝缘包裹体材料热导率、不同环境温度和环境风速,不同铜排规格进行了仿真研究,研究结果表明,热导率的提升有助于温升的降低;环境温度对温升影响较小;而环境风速的增大对母线的降温效果明显。     

开关柜母线系统设计

开关柜的母线系统设计是其设计的关键之一，本文提出选择母线和接触电流密度的原则以控制母线的温升，同时提出控制接触压力和母线夹安装距离以确保其短时耐受和峰值耐受电流性能的计算方法。     

一种H桥功率单元母排优化方案

基于一种H桥功率单元的结构布局,从正弦脉宽调制(SPWM)的原理出发,详细分析了在H桥功率单元充电、放电情况下及上管、下管续流情况下的工作状态,并结合电容的内部结构,阐述了实际功率流的产生路径对电容温升及叠层母排温升产生的影响。通过一种续流母排的设计,详细分析了功率流如何通过续流母排而减小对电容的温升及叠层母排的温升,并通过试验平台进行测试,分别在无续流铜排及有续流铜排的条件下对电容的纹波电流及母排的温升进行测试,对测试数据进行分析,验证了理论分析的正确性。     

不同装配结构的气体绝缘母线接头 温升数值计算

为有效监测GIL母线接头温升,建立水平、90°转角单元装配两种不同结构下,GIL母线接头位置包含外部空气在内的GIL母线接头电磁场、流体场以及温度场耦合计算的有限元模型。迭代计算了与温度相关的焦耳热损耗,并将其按照区域映射至温度场、流体场进行温升计算。采用Boussinesq模型模拟GIL母线壳体内SF_6气体及空气的自然对流引起的温度场变化。利用该模型研究了运行电流及母线结构对GIL母线接头温升及外壳温升的影响,并对比了是否考虑气体自然对流时的温升计算结果。计算结果表明,气体对流作用下外壳内表面存在温度敏感点,结论为GIL设计和GIL母线接头温度监测提供了可靠的理论依据。     

矩形母线连接理论浅析

成套开关设备产品质量有一个重要的指标，这就是温升。影响设备温升的因素很多，其中主要原因之一是母线连接及母线与电器端子连接处的发热。产品温升试验时，采用电热偶或温度计对母线连接处和母线与电器端子连接处测量发现，它们是设备内温升的主要热源。它的极限温升对于不同材料、表面处理和连接形式而有不同。因此，成套开关设备应该尽可能减少母线连接处的发热，以降低设备温升。标准GB7251—1997对于母线连接温升的描述是：“母线正常的温升，     

水轮发电机磁极线圈温升偏高分析

新安江水电站水轮发电机增容改造后,部分机组磁极线圈温升偏高。针对可能造成磁极温升偏高的原因进行分析,确认改造后磁极绕组是采用普通矩形铜排,且没有散热匝,磁极产生的热量无法完全散发是造成磁极线圈温升偏高的主要原因。通过计算分析,按目前机组的通风现状,磁极线圈如采用带散热翅结构的铜排,可以有效地提高散热面积,确保磁极线圈温升满足规范要求。     

基于流体多组分传输的气体绝缘母线温度场数值计算与分析

气体绝缘母线的工作状态与其散热性能以及温升直接相关。建立了有限元模型计算母线导体焦耳热损耗以及外壳涡流损耗,根据流体力学理论,采用流体多组分传输模型计算母线流场与温度场分布。利用单元映射方法实现涡流场、流场以及温度场的间接耦合,综合考虑母线与其内部绝缘气温度变化特性。针对分相封闭母线及共相封闭母线两种不同母线结构稳态与瞬态温度场进行数值计算,分析了母线与气体及外部空气边界的对流与辐射换热效应、流体物性参数随温度变化特性。针对分相封闭母线及共相封闭母线两种不同母线结构稳态与瞬态温度场进行数值计算,分析了母线与气体交界面对流与辐射换热量的比例关系、传热系数分布以及母线温升随电力负荷与时间的变化过程。通过对比计算结果与传统工程算法、单组分分析方法以及实验结果,验证了该模型的正确性。     

基于多场耦合计算的气体绝缘开关设备母线接头过热性故障分析

为了研究气体绝缘开关设备(GIS)母线接头的过热性故障形成机理,基于多场耦合有限元法建立了GIS梅花接头温升计算模型。该模型通过对结构场分析计算触指与导体间的接触电阻(ECR)与接触热阻(TCR),运用电流传导分析计算了功率损失并作为热源代入温度场计算接头温升。进行了稳态电流温升实验,验证了所提出计算模型的有效性。基于该模型分析了导体插入深度与短路负荷电流对GIS母线接头温升的影响,结果表明短路负荷电流由于作用时间短而不会造成母线接头的热损伤,导体对接深度不足引起的接触点异常温升是导致GIS母线接头过热性故障的直接原因。     

基于电热耦合的干式直流电容器温升分布不均匀特性分析及优化

作为柔性直流输电中的关键设备,干式直流支撑用电容器在运行时由于散热条件较差,其内部温升分布呈现明显的不均匀性,严重影响了电容器的使用寿命。为此,以某型号高压大容量干式直流支撑用电容器为研究对象,提出了电容器的电热耦合分析模型,考虑了汇流排上电流密度分布特性对电容器整体温升的影响,通过试验验证了所提出模型的准确性,并利用NSGA-Ⅱ遗传算法对铜排的结构参数进行了多目标优化。结果表明,汇流铜排上的发热功率占电容器总发热功率的18.7%,计算时必须予以考虑;当铜排的厚度为1.3 mm,宽度为55 mm时,电容器的温升优化效果最好,所提出的优化方案能够有效降低电容器的运行温度。研究成果对干式直流电容器的温升计算与优化有一定的指导意义。     

50 Mvar级空冷同步调相机通风及温升设计

介绍了50 Mvar级空冷同步调相机通风及温升设计,包括:风扇及通风系统的设计及优化,定子线圈、定子铁心和转子线圈温升设计及优化,定子端部结构件温升分析,并联环与出线铜排温升计算和非正常工况运行能力分析.对调相机进行了通风和温升试验,结果表明该调相机相关技术指标符合设计要求.     

基于优化模型的变压器母线排平行顶弯方法

正提出一种综合考虑费用和时间影响的变压器母线排平行顶弯方法,通过采用优化模型可以找到经济和速度的最佳结合点,最后通过实例验证所提出方法的有效性。铜排主要应用于变电站10 k V与35 k V变压器母线排制作,有时接地网铺设也采用铜排。由于变压器安装位置与开关室位置的不确定性,有时需要对变压器母线排进行顶弯处理。廊坊供电公司目前工作现场大都依据工作经验进行顶弯,顶弯角度主要通过实际观察,所耗时间基本没有考虑。基于此,本文提出一     

共箱封闭母线多物理场耦合分析

共箱封闭母线由于拥有较为复杂的发热与散热结构,故其温升的计算一直是研究与设计的重点。借助有限元法,通过建立有限元模型首先分析得到了双层导体共箱封闭母线在稳态中的工频电磁场及焦耳热分布。随后利用间接耦合法,将焦耳热作为热源带入到流场-热场耦合模型,计算得到了热场与流场,进而得出共箱封闭母线中导体与外壳的主要散热方式为辐射散热,为控制母线温升应加强母线的辐射散热能力。