标准雷电压下的动车组高压箱电场仿真计算

建立了动车组车顶高压电器箱及其内部主要电气设备的三维有限元模型,考察了在标准雷电冲击电压下,高压箱内的整体电场分布随时间的变化规律。分析了箱内套管、支撑绝缘子表面和金属电极表面的电位及电场分布。结果表明,现有高压电器箱的设计结构存在不合理之处。箱内电极如断路器刀片、隔离开关表面电场集中,互感器金具表面电场强度越限,设备承受过电压时易发生电晕放电。对各电极表面电场畸变的原因进行分析,分别给出了改变电极形状、包裹绝缘护套等优化电场分布的合理建议。     

动车组车顶高压电器箱的电场计算及优化设计

集成化的动车组车顶高压电器箱,其箱内电气设备布局非常紧凑,可能造成某些设备的金具表面电场集中,导致电晕放电。建立动车组高压电器箱的三维有限元计算模型:在正常工况(额定工作电压)下,基于静电场分析箱内整体电场的分布规律;在异常工况(标准雷电冲击电压)下,基于瞬态电场分析箱内整体电场分布及其随时间的变化规律。针对高压电器箱内表面场强较集中的金属部件,分别进行电场调整:采用改变电极形状的方法,调整高压隔离开关的表面电场;采用包裹绝缘护套的方法,调整电压互感器汇流排的表面电场;采用增设开口均压环的方法,优化真空断路器上/下刀片的表面电场,并借助正交化实验设计方法,确定开口均压环的最佳设计参数。最后,通过悬浮金属的电位测量试验,验证有限元计算的正确性。文中的分析计算和结构优化方法可为高压电器箱的工程设计提供参考。     

电力机车高压隔离开关及绝缘子的均压环设计

电力机车车顶高压隔离开关及其支撑绝缘子是重要的户外高压电器,分析并优化其电场分布,有利于提高电力机车的安全运行。将均压环运用到电力机车高压系统中,建立三维有限元模型,计算了配置均压环前后隔离开关及绝缘子表面的电位与电场分布,分析了均压环的安装高度、环径和管径对电场优化的影响,并给出了明确的建议设计参数,为均压环在电力机车高压系统中的应用提供参考。     

330kV高压输电线路对人体稳态电击的研究

利用有限元法分析人体站在330kV输电线路下方的稳态电击情况,仿真计算了试验线路下方铁棒的感应电流,将实际测量结果与有限元计算结果进行对比,误差仅为7.09%,验证了该方法的合理性。在有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立330kV输电线路的三维模型和简化的人体三维模型,计算了人体感应电位、感应电流密度和表面畸变场强的分布,并定量地分析了绝缘状态、线路高度以及人体在线下的位置对场量的影响。     

动车组车顶高压电器箱三维有限元仿真及试验验证北大核心CSCD

动车组高压电器箱放置于车顶,内部集成了多种电气设备。但集成化的高压电器箱,使得箱内设备布局非常紧凑,可能造成某些设备金具表面电场集中,导致电晕放电。为分析动车组高压电器箱内部的电场分布情况,文中建立了高压电器箱的三维有限元模型。采用静电场和瞬态电场有限元方法,分别在额定工作电压和标准操作冲击电压下,计算了高压箱内的整体电场分布及其随时间的变化规律。为验证有限元仿真的准确性,进行了高压电器箱的电位测量试验。在额定工作电压下,测量了箱内高压隔离开关金具的悬浮电位;在操作过电压下,测量了箱外5个试验点处的电位。试验结果表明,在不同工况下,仿真计算和试验测量数据的相对误差不超过12.4%,建立的三维有限元仿真模型是合理有效的。文中的分析方法可为高压电器箱的研发及设计提供参考,并为后续的高压电器箱内部绝缘结构优化的仿真分析提供基础。