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。     

600 MW 机组全连式离相封闭母线开发与设计

全面系统地介绍了６００ＭＷ机组全连式离相封闭母线的开发与设计,重点介绍了全连式离相封闭母线的正交优化设计和设计计算,通过设计计算认识和掌握了母线的散散特点,定量地分析了母线外壳的屏蔽特性,最后简单介绍了母线温升试验及主要结构特点。     

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。     

非晶合金屏蔽层固体绝缘发电机封闭母线热场分析

对于大电流的传输电设备而言,发电机出口母线的发热、温升和散热问题是影响发电机工作稳定性的一个非常重要的因素之一。针对一种采用固体绝缘结构的发电机管型封闭母线,研究其在不同工作条件下的温升和散热特性。文中采用ANSYS软件建立封闭母线的温度场分析二维模型,并结合传导、对流及辐射等热传递模式,进行温度场仿真。在此基础上分析环境温度、气体压强以及不同负荷电流下的母线发热现象,分析出具有良好温升特性的发电机固体绝缘母线绝缘结构参数和运行条件。     

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。     

大电流开关柜温度分布特性的影响因素分析

负荷电流、环境温度、接触电阻是影响大电流开关柜温升的重要因素。本文针对4000A大电流开关柜建立仿真建模,利用COMSOL进行电磁-传热-对流多物理场耦合仿真计算,归纳了4000A大电流开关柜内部温度分布规律;研究了负荷电流、环境温度以及开关柜各部位接触电阻的增加对于母线和梅花触头温升的影响情况。本设计并进行了大电流开关柜不同负荷条件下稳态温升实验,实验结果验证了仿真模型的合理性。经计算得出,对于4000A大电流开关柜,在负荷达到约80%时,梅花触头温升已超出国标上限,需要对开关柜进行强制散热。环境温度对开关柜内部温升有较大的影响,在设计开关柜温升监测系统时不能忽视环境温度的监测。梅花触头与静触头搭接点接触电阻的增加较大程度影响梅花触头和母线的温升,因此需要对梅花触头的温升实时监测以确保及时发现异常运行状态。电流互感器是大电流开关柜中不可忽略的发热部位,若安装不当存在接触问题,则会产生异常温升影响整体母线温度分布。本文研究结果可为后续开展开关柜温升在线监测、故障位置判断以及设计运维方案提供一定的理论依据。     

600MW机组离相封闭母线优化设计

本文介绍在200MW、300MW机组离相封闭母线的基础上,采用正交设计法进行的600MW自冷离相封闭母线的选型计算和结构的优化设计,即对影响母线温升的主要结构参数,通过比较总运行费用进行最经济方案的选择,初步确定结构尺寸,然后根据温升和其它因素的影响进行最后选定。文章可供设计人员参考。     

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。     

Vienna整流器直流母线电容电流的计算

Vienna整流器输出电容纹波电流决定输出电容的选型和温升,通常采用估算或仿真的方法进行计算,存在误差大或复杂、不直观等缺点。通过对三相四线制Vienna整流器工作原理的分析,推导出了直流母线电容电流有效值的计算公式,与仿真及实验结果的验算进行比较,误差在5%以内,具有简单、精确等优点,可直接用于直流母线电容的设计。     

高电位电流母线异常温升在线实时诊断

文章在阐述了高电位电流母线异常温升在线实时监测的重要性后,具体介绍了几种高电位母线异常温升在线监测的方法及新开发的CG260产品。     

风冷式封闭母线在岭澳核电工程中的实践

在分析强迫冷却式（简称风冷式）离相封闭母线技术特点的基础上,根据大型核电站大电流、常规岛厂房尺寸不大的实际情况,提出了岭澳核电站二期工程2台兆瓦级压水堆核电机组采用风冷式离相封闭母线的设计方案,介绍了冷却系统、控制系统、母线接地方式和相关设备优化布置的设计思想。该设计方案为国内大电流风冷式离相封闭母线的设计应用提供了方向和思路。     

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。     

克服母线差动保护汲出电流的对策

针对母线比率差动保护的大差元件在区内故障有汲出电流情况下,由于元件动作灵敏度下降可能导致保护整组动作速度减慢或拒动的问题,提出了改进判据及具体实现方案。首先,分析了对于双母线及双母线双分段接线形式母线汲出电流对常规母线保护的影响。然后,提出了新型比率差动判据中制动电流的计算方法,并分析了区内、区外故障时新判据的特性。最后提出了与小差元件配合的具体实现方案,并通过动模实验验证了算法及方案的有效性。     

等效热路在共箱隔离开关温升计算中的运用

隔离开关是气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)的重要设备,而温升试验是其型式试验的关键环节之一。为了在开发阶段更准确地评估隔离开关运行在大电流工况下的温升,基于传热学原理,考虑集肤效应、接触电阻、散热阻抗等因素,并兼顾到三相共箱设计,提出了一种基于等效热路模型的计算方法。将计算结果和试验数据对比分析,结果表明,所提出的计算方法能相对准确地评估三相共箱隔离开关重点节点的温升,为新产品开发提供重要依据。     

气体绝缘母线热计算及其影响因素分析

气体绝缘母线的散热性能研究是母线设计及状态检测的重要环节。分别建立了分相及三相共箱式母线涡流场、流体场以及温度场有限元分析模型,将涡流场分析得到的焦耳热损耗作为热源间接耦合至流体场与温度场。进行温升计算时,考虑了对流与辐射换热过程中流体密度、导热系数以及动力粘度随温度变化的特性。通过确定换热边界条件,求解出不同结构母线的温度场分布,与实验数据的对比验证了计算结果的正确性。应用此热计算模型研究了环境温度、气体压强以及负荷电流对不同结构母线温度场分布的影响,所得出的结论对于母线设计及其运行期间的状态检测具有一定的参考意义。     

封闭母线接头内部热源求解及测点信息研究

为了使封闭母线接头有效的工作,需要在设计时对其加以评估。封闭母线接头处的发热、温升以及散热等问题严重影响其工作稳定性。采用共轭梯度法反演封闭母线接头的内部热源,从而得到其内部温度场分布,解决了难以直接测量其内部温度场的问题,并讨论了待求解参数的测点位置及测点数目对反演结果的影响。结果表明:测点的数目以及测点位置对反演精度有一定的影响,但使用共轭梯度法仍能够得到较满意的结果。     

发电机离相封闭母线绝缘在线监测系统设计

设计了一种针对发电机离相封闭母线的绝缘在线监测系统.该系统采用分布式设计,通过对离相封闭母线内部的空气露点温度和绝缘子表面的放电隋况进行监测,实现对离相封闭母线绝缘水平的实时监测和综合评估.利用对监测数据的分析判断,对可能存在的脏污、受潮和结露风险进行报警.     

110 kV GIS接地排和气管温升异常原因分析及处理

介绍了一起110 k V气体绝缘封闭开关设备(GIS)母线接地排和气体管路温升异常的分析处理过程。分析了红外测温、螺栓力矩检测、电流检测等结果,认为接地排面积不足和气管未绝缘隔断是导致温升异常的主要原因。给出了增加相间接地排及气管增加绝缘垫等整改措施,测试结果表明,整改后接地排和气管温升满足标准和使用要求。     

封闭母线接头温度场分布的数值分析

作为电力传输设备,封闭母线接头处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。在构建封闭母线接头简化结构模型的基础上,结合热量传递的3种基本方式：导热、对流及辐射,建立了封闭母线接头温度场数学模型;利用有限容积法对封闭母线接头温度场数学模型进行离散化处理,并建立了离散化方程;通过三对角阵算法迭代求解出封闭母线接头处内外温度分布。通过试验验证了所建立模型的正确性,从而利用该模型可以准确监测封闭母线接头内外温度分布。