变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程

油纸绝缘系统频域介电谱的低频部分更有利于诊断、评估绝缘系统的老化状态与水分含量,为了将频域介电响应法更好地应用到工程中,针对变压器油纸绝缘系统低频激励下的介电响应进行了研究。首先分析了绝缘电介质(油隙、油浸纸)在低频激励下的电极极化过程,进而提出以电导率、离子迁移率等为参量的绝缘电介质的介电参数方程;然后基于变压器油纸绝缘系统的XY几何等效模型,构建变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程;最后通过试验对所构建的介电参数方程进行验证。研究结果表明:油纸绝缘系统介电参数计算值与试验值相符合,建立的介电参数方程能够有效地表征变压器油纸绝缘系统频域介电响应低频部分的介电参数。     

温度陡升下硅橡胶材料电热裂解的反应力场模拟

运行中的复合绝缘子出现闪络等事故时伴随有温度陡升现象，加之电场的协同作用，使得复合绝缘子用硅橡胶材料迅速裂解破坏。通过建立硅橡胶分子模型，基于反应力场模拟探究温度陡升下材料的电热裂解机理与特性，以期弥补宏观试验的部分局限性。结果表明：温度和电场对裂解的作用机制不同，温度占主导，电场能降低裂解温度，加速材料劣化；裂解过程由Si-C键的断裂引发，CH₄、H₂、C₂H₄、C₂H₂、H₂O为不同裂解阶段的主要产物；随着硅橡胶主链上甲基大量脱落，Si-CH₃键数量下降约40%，主链结构进一步破坏形成交联结构，Si-O-Si键与Si-C键数量比及碳氢比持续升高，最大分别为裂解前的2.93倍和1.87倍；以H₂为主的杂质气体产物扩散聚集，材料内产生空隙，结构发生重组，最终导致绝缘失效。     

基于数值仿真及试验验证的油浸式变压器绕组热特性分析

本文中作者针对一台额定容量为66MVA的油浸式变压器进行其绕组区域温度计算的CFD数值仿真建模研究,根据已有研究成果及试验实测,对比验证了数值建模方法的有效性和准确性.进一步基于数值仿真进行了绕组区域热特性分析研究.     

干式车载牵引变压器列车风冷却对流传热计算与绕组区域热网络建模

利用列车风冷却的干式车载牵引变压器具有质轻、安全性高等优越性,能够助力高速动车组能效的进一步提升,但空气的高速湍流使得其热特性更为特殊与复杂。为实现干式车载牵引变压器热特性的快速准确计算,该文基于热电类比原理构建考虑风道空气热含量的专用热网络模型结构;考虑到湍流状态下风道努塞尔数的沿程变化,借助计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法进行全范围的参数扫描,提出湍流局部努塞尔数的新关联式,实现环空风道对流热阻的准确计算。热网络模型所得绕组温升计算值与仿真值和平台实验结果基本一致,尤其是能够精确获取热点位置及其温度。相比于CFD方法,热网络模型在计算资源和时间消耗上具有优势,为干式车载牵引变压器的在线监测、寿命评估及优化设计提供更为高效的技术手段。     

110 kV输电杆塔的多波阻抗建模与雷击暂态响应分析

为准确分析输电杆塔的雷击暂态响应,精确建立杆塔的波阻抗模型显得尤为重要。通过双锥天线原理,建立垂直单根圆柱导体的波阻抗公式;考虑实际杆塔的倾斜因素和修正系数,利用ANSYS Maxwell进行三维电磁场仿真,建立主架、斜材的波阻抗修正系数与分段长度、等效半径、主架上/下间距的关系,并推导出主架、斜材的波阻抗计算公式。为反映雷电波在呼高部分的传播过程,将呼高部分细分为5段并完成建模。针对典型的110 kV同塔双回输电杆塔,利用ATP-EMTP暂态仿真软件进行建模分析,结果表明精细化建模进一步凸显了雷电波在杆塔中的折反射过程,与Hara无损线塔模型相比,杆塔电位波形变化基本一致,横担电位上升速度减慢,提前到达峰值且峰值降低,C相横担峰值相差9.6 %,峰值时间超前了0.023 μs,反映出了呼高部分的波过程以及对整个雷击暂态响应过程的影响。     

低频激励下油隙的电极极化建模与介电参数方程EI北大核心CSCD

针对变压器油频域介电谱低频部分弥散现象的原因,即电极极化进行了研究。分析了变压器油隙在低频正弦激励下内部离子动态分布的过程,建立了离子分布模型,依据离子分布构建了弛豫时间和德拜(Debye)长度的表达函数,并用于Debye弛豫模型的参数计算,从而得到了以电极极化为基础的介电参数方程。计算并分析了所述试验条件下的电极极化参数,通过仿真与实测数据的对比,验证了电极极化模型及其相应介电参数方程的正确性。研究结果表明:仿真电流与试验测试电流相符合,建立的离子分布模型能够有效地表征变压器油隙频域介电响应中的电极极化机制;介电参数计算值与试验测值相符合,建立的介电参数方程能够有效地表征变压器油频域介电响应中受电极极化作用时的介电参数。所建立的离子分布模型与介电参数方程能够给油纸绝缘频域介电谱低频弥散特性研究提供基础,以便更好的将频域介电谱技术应用到工程中。     

过负载下变压器绕组平均温度梯度建模及分析

目前,随着电力负荷的增长,变压器时常面临着过负载运行的情况。为了研究其过负载运行时绕组平均温度梯度的变化规律,该文提出了一种过负载下变压器稳态温升计算模型。该方法基于流体阻力特性建立全局油路动量模型。针对绕组、油流及散热器间的耦合传热问题,应用能量守恒建立描述场域温度分布的控制方程。同时,建立三维数值模型与实验测试平台对比验证该文所述模型。研究结果表明:应用该文所提变压器温升计算方法可根据其设计参数求出任意过负载运行时的绕组平均温度梯度及其变化规律;该文模型计算结果与CFD软件计算结果基本一致,二者平均相对误差为3.35%,与实验测试结果相比,平均相对误差为5.37%,验证了该文模型的准确性与有效性。     

接地装置冲击特性场路耦合分析方法研究

输电杆塔接地装置的冲击特性是影响输电线路安全运行的重要因素之一,在低土壤电阻率下由于忽视接地装置的冲击特性给电网的安全运行带来隐患。因此,结合接地装置的电路理论、电磁场理论和有限元方法提出一种分析接地装置冲击特性的场路耦合分析方法。综合考虑接地体在高频下的自感、互感及电流在土壤中的散流特性,减少模型等效,计算精度较高。利用该方法分析了低土壤电阻率下注入电流频率为0～500kHz的接地体性能及2.6/50μs的冲击电流下导体电势分布,并与CDEGS软件分析结果进行对比,验证了该方法的有效性。     

计及风量损耗的油浸风冷外置冷却系统散热效率优化方法

为助力变压器冷却系统能效提升，“轻量化、小型化”已成为发展趋势。精确配置风扇直径既能确保高效散热，又能避免造价高、质量重及风损大等问题，与“轻”“小”理念相契合。以往常采用计算流体动力学对冷却系统进行试探性建模与改进，以找出冷却效果显著的配置结构，耗时长且优化目标单一。该文针对油浸风冷（ONAF）模式下散热器构建了一种快速迭代寻优的解析模型，获得了出口油温、油流量及风量分布，在满足既定温差且提升散热效率的同时控制风量损耗。此外，建立了流热仿真与试验相结合的平台，将模型结果与试验、仿真进行对比分析。研究结果表明：风扇直径对油温差的影响呈非线性，风量损耗与直径呈正相关。以PC2600-22/520散热器为验证对象，当风速为3.5 m/s、风扇直径是散热片宽度的1.2～1.5倍时，温差可达到期望值，此时散热效率与风量损耗协同进入最优区间。