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。     

基于外壳热分布的气体绝缘母线温度计算模型

气体绝缘母线在运行过程中负荷电流和外壳涡流将引起设备发热,其温升特性是表征气体绝缘母线运行状态的重要指标。文中基于传热学原理和热电类比法,将126 kV/2 kA户内型三相共箱式气体绝缘母线内部传热过程等效为一个简单的集总参数热路,考虑导体热容、接触电阻、导体和外壳换热系数以及分别与SF_6气体之间的非线性热阻等因素,提出了气体绝缘母线动态等效热路模型。并设计了三相气体绝缘母线温度测量试验,将模型计算结果与试验结果进行对比分析,验证了气体绝缘母线动态热路模型的准确性和有效性,并通过热路模型得到了外壳与导体的对应温升曲线。     

1100kV气体绝缘金属封闭开关设备母线机械性能分析

以1 100 k V气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)母线为研究对象,采用有限元的方法,针对GIS母线在导体对外壳短路、导体悬臂、运输颠簸三种情况,对支持绝缘子所承受的应力进行计算。对比母线自振频率,对GIS母线筒在导体安装偏心导致的偏心电动力与高速风载荷下的振动进行分析。计算结果表明:在现场安装过程中,因导体支撑不稳导致导体悬臂时,绝缘子根部产生的应力最大,可达到绝缘子许用应力的80%以上,需要特别注意;若GIS母线发生短路故障,考虑壳体电阻对电流的影响,当短路点与接地点均位于壳体正上方时,绝缘子根部嵌件与环氧树脂的粘接面产生的应力最大,最大值为27.1 MPa,在最大短路电动力的作用下,能保证支持绝缘子机械性能的最佳嵌件半径为70 mm;在计算条件下,母线在偏心电动力以及高速风载荷的作用下,发生共振的可能性较小。     

基于有限元的GIS水平母线外壳振动仿真研究

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)在运行中因电磁力导致的异常机械振动时有发生。为研究三相共体水平GIS母线外壳的受力与振动特性,使用有限元分析软件,建立三相工频电流源激励下的水平GIS母线模型,进行稳态电磁场分析,得到外壳所受电磁力,再建立金属外壳的结构动力学模型,求解电磁力激励下的外壳振动加速度响应。结果表明,金属外壳受到周期性变化的电磁力作用,频率为激励源频率的两倍。在该电磁力的作用下,外壳产生机械振动,外壳两侧中线节点的振动加速度显著大于其他位置,其变化频率与电动力频率一致。在三相共体GIS试验平台进行工频电流激励下的外壳振动加速度信号检测,通过分析外壳不同位置的信号强度与加速度频率,验证了仿真模型的准确性。     

高压大截面电缆和金具短路电动力的电磁——结构耦合有限元分析

高压大截面电缆运行电流大,发生短路故障时产生的短路电动力大大高于普通电缆,更容易造成缆体和固定金具的损伤,威胁输配电安全。为了分析高压大截面电缆短路电动力对缆体和金具的影响,文中建立了330 kV高压大截面品型垂直蛇形敷设电缆的电磁—结构耦合有限元模型,使用Maxwell瞬态电磁场分析法计算出电缆的短路电动力体密度分布;采用顺序耦合法将电动力体密度耦合至结构场计算出电缆金具的应力分布;对缆体磁场分布、受力时变特性及金具的应力分布进行了分析。结果表明,缆体短路电动力的幅值随时间周期性衰减,夹具上表面和螺栓处、电缆支架远端和螺孔等部位在短路电动力下应力最大,具有最大受损风险。     

发电机引出线回路及分支回路封闭母线设计

减少接地故障避免相间短路离相封闭母线因有外壳保护可消除外界潮气灰尘以及外物引起的接地故障母线采用分相封闭也杜绝相间短路的发生。消除钢结构发热离相封闭母线采用外壳屏蔽可从根本上解决钢结构感应发热的问题。减少相间短路电动力由于外壳上涡流和环流的双重屏蔽作用使相间导体所受的短路电动力大为降低。封闭母线由工厂成套生产质量有保证运行维护工作量小施工安装简便而且不需设置网栏简化了对土建的要求。     

基于Comsol的离相封闭母线短路电动力的计算

为了避免母线短路过程中所产生的短路电动力使电气设备受到严重损坏,需要精确计算导体所受到的短路电动力。通过有限元软件Comsol对离相封闭母线的三相短路电动力进行详细计算,分析了最大短路电动力发生的时刻及其磁场分布,并与电动力的传统计算方法进行了比较,结果得知有限元法更接近母线导体的实际受力状况。     

基于磁场-流场-温度场耦合的GIS母线热分析

GIS(气体绝缘组合电器)母线的温升和散热性能是影响其工作稳定性的重要因素之一。基于磁场-流场-温度场耦合的有限元方法分析了GIS母线温度场,通过计算145 k V GIS三相母线的涡流场分布,得到母线导体和外壳的功率损耗,建立流场以及温度场有限元分析模型,将功率损耗作为母线体积热源耦合到温度场模型中,计算母线温度场,将仿真数据与试验数据进行对比,验证了温度场计算结果的正确性。实践证明,该有限元分析方法对GIS母线产品设计具有一定参考价值。     

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。     

基于混合绝缘气体的三相GIS母线温升多物理场耦合机制研究

针对气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)母线温升影响设备可靠性问题,对充有30%SF_6～70%N2混合环保气体的三相GIS母线进行了电磁—流体—热多物理场耦合仿真分析,采用流体多组分传输的有限元分析方法,研究了GIS母线上电磁场与温度场的分布规律。仿真结果表明:GIS内上方区域由于强对流作用,温差不大,下方区域由于气体对流速度慢,温度呈左右对称、上高下低的阶梯状分布;B相电磁场强度最大,由于受到相邻相的影响温度最高;以B相母线导体、壳体为例分析,外壳与导体的温升跟随负荷电流增大而增加;随着气体压强的增加温升渐渐降低;GIS外壳与导体的温升与环境温度间成线性关系;提高混合气体压强,能有效减少GIS导体的温升。对某变电站的GIS系统进行测试结果表明,仿真模型能有效模拟GIS母线发热情况。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

基于改进动态灵敏度的配电网无功优化规划

目前配电网无功优化规划多采用网损灵敏度分析等方法来确定配电网候选无功补偿点,可能选择虚假高灵敏度节点,选点分布较集中。提出一种基于改进动态灵敏度选点的配电网无功优化方法,对灵敏度和负荷阻抗矩进行修正结合并进行层次聚类,避免选择虚假高灵敏度节点,使得选点分布均匀。通过实例仿真分析,验证了该方法的有效性,并对几种灵敏度选点方法进行了比较研究,得出了一些有益的结论。     

1 000 kV特高压南阳站3/2主接线不平衡环流分析

特高压变电站1 000 kV系统采用3/2主接线,由于导电主回路电阻不平衡度较大及特高压变电站输送容量大,导致3/2主接线系统存在较大幅值的不平衡环流,极端情况下个别断路器相电流有过零甚至反相现象。结合特高压南阳站,从理论上分析不平衡环流中零序分量及其产生原因;论述了大负荷运行期间零序环流给站内二次系统带来的显著问题和严重后果;提出保护装置采用两断路器合流、单断路器最小相电流制动零序电流元件和两断路器合流制动单断路器零序电流元件的几种解决方案。以期后续交流特高压工程对此有足够的重视,供设计、施工和运行维护借鉴。