变压器分接开关内酚醛压板的神经网络全局优化设计

为改善变压器分接开关电场环境,笔者重点研究了变压器分接开关内酚醛压板的电场分布,利用有限元法计算了这种绝缘结构的电场,提出了结构设计的神经网络最优化方法.在神经网络最优化方式中,构建酚醛压板绝缘结构参数--电场分布的多输入-多约束输出神经网络模型,利用最优化方法构建优化算法,真正实现了酚醛压板绝缘结构的全局优化设计.结...     

基于有限元和神经网络方法对220kV盆式绝缘子均压环结构优化设计

针对GIS中盆式绝缘子,提出了一种优化其均压环结构参数的方法。这种方法首先运用有限元方法对盆式绝缘子建立模型,并进行电场计算,然后以此确定了盆式绝缘子均压环结构优化目标;在此基础上,引入神经网络算法,利用BP神经网络拟合了均压环各结构参数与优化目标之间的关系,对均压环的结构参数进行了优化设计,得到最优结构参数,克服了传统穷举法计算量大、消耗时间长的缺点。实验结果表明,在盆式绝缘子上安装优化后的均压环,可以大大降低盆式绝缘子沿面最大场强,有效改善盆式绝缘子沿面电场不均匀程度。     

基于有限元和神经网络方法对超高压合成绝缘子均压环结构优化的研究

针对超高压输电线路合成绝缘子所用的均压环,提出了一种优化其结构参数的方法.这种方法首先利用渐进边界条件解决了绝缘子电场模型的开域问题,然后以有限元方法计算出均压环各个参数对绝缘子电场分布的影响,并以此确定了均压环结构优化目标;在此基础上,利用神经网络拟合了均压环各结构参数与优化目标之间的关系,并以此得出均压环结构参数的最优解,解决了穷举优化方法的计算时间冗长的缺点.优化后的均压环使得绝缘子和均压环的表面电场强度均小于电晕起始场强.     

特高压复合绝缘子电场计算及基于神经网络遗传算法的均压环结构优化设计

为了满足超/特高压大容量输电技术的发展需求,研究复合绝缘子的电场分布,寻找合理的电场优化措施已成为影响输电线路安全运行的关键因素。利用有限元法(FEM)建立了工程实际应用情况下特高压(UHV)交流输电线路复合绝缘子的单串、双串和V串电场计算模型,在考虑横担、分裂导线和均压环及其金具连接情况下,对复合绝缘子的电位和沿面电场分布进行了计算。针对特高压复合绝缘子电位分布极不均匀,且最大沿面电场强度大大超过电晕起始场强的情况,分析了不同的均压环配合方式对复合绝缘子沿面电场分布的影响。针对单串绝缘子下的计算结果,引入神经网络遗传算法(BP-GA),对均压环的结构参数进行了优化设计,利用BP神经网络的高度非线性映射能力直接计算遗传算法的适应度函数值,解决了穷举法计算时间冗长的问题。计算结果表明:加装均压环能够大大降低最大沿面电场强度,明显改善复合绝缘子沿面电位和电场的分布;通过遗传算法优化后的均压环结构参数,能使均压环表面场强和绝缘子沿面场强均小于电晕起始场强,为特高压绝缘子均压环的选取提供了一种可靠、实用的设计方法,可为我国特高压输电线路外绝缘优化设计提供新的参考。     

基于RBF-GA算法的特高压线路复合绝缘子均压环优化

特高压线路棒形悬式复合绝缘子表面电位分布极不均匀,绝缘子高压端金具附近绝缘子护套表面局部电场强度很大,加速了绝缘子的老化。工程上通常用安装均压环的方法来解决该问题。均压环结构参数决定了其均压效果,为得到较优的均压环参数,需要对其管径、环径、罩入深度的优化设计进行研究。由于复合绝缘子的结构特点使得单元数量较多,求解耗时长,常规遗传算法应用于该课题具有优化过程耗时较长的问题,因此使用改进的优化算法对均压环参数进行优化。改进的RBF-GA混合算法综合了RBF神经网络任意函数逼近能力和GA算法的全局优化能力,是一种性能较好的优化方法。文中通过有限元法对复合绝缘子电场分布进行了数值计算,用RBF神经网络对复合绝缘子护套上最大电场强度值进行了拟合,最后用GA算法基于拟合值对均压环参数进行了优化。基于RBF-GA算法对均压环结构进行参数优化,求解速度较使用传统的遗传算法有大幅度提高,并得到了良好的优化结果,证明了该方法的有效性。     

特高压直流复合支柱绝缘子均压环的优化设计

均压环是改善复合绝缘子电位分布和电场分布直接而有效的方式,在特高压输电系统中极其重要。为此,对特高压直流复合支柱绝缘子的电位分布和电场分布进行了计算,引入了大均压环表面、护套沿面、高压端金具表面和小均压环表面等处的最大电场强度作为优化参考量,并探讨了各均压环参数和各优化参考量间的联系,分析了大小均压环各参数优化的相互影响,拟定了大小均压环各结构参数的优化顺序,提出了特高压直流复合支柱绝缘子均压环优化方法。并以±1 100 kV直流空心复合支柱绝缘子和±800 kV直流实心复合支柱绝缘子为例,建立了电场计算模型,对其均压环进行了优化设计。改进后的优化方法能够较快、有效地找到满足条件的优化方案。     

500 kV交流线路长棒形瓷绝缘子串均压环优化设计

长棒形瓷绝缘子串金具数量少,沿串电位与电场分布不均,需优化设计其均压环结构。文中基于有限元原理,在Ansys软件中建立长棒形瓷绝缘子串三维仿真模型,分析均压环结构对绝缘子串电位与电场分布的影响,得到均压环最优结构参数。仿真结果表明:500 kV交流线路长棒形瓷绝缘子串均压环最优参数为,罩深300 mm,环径1 000 mm,管径125 mm;均压环表面最大场强可降至743.77 kV/m;3节绝缘子的整体分压比由2:1:1改善为约1.4:1:1。优化后的均压环明显改善了绝缘子串电位与电场分布,有利于绝缘子串长期运行安全。     

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。     

1100kV B类接地开关三维电场数值计算与优化设计

接地开关的静电场仿真计算可以指导产品的结构优化,从而缩短产品研发周期降低产品研发费用。为了得到接地开关表面电场,以承德特高压串补用串1 100 kV B类接地开关为样本,计算接地开关分闸状态下表面电场分布。首先依据设计尺寸利用SolidWorks软件对接地开关进行实体建模;然后依据三维有限元数值计算法对接地开关典型时刻下的电场电位进行了三维有限元仿真计算,得出其电位及表面电场分布;仿真结果显示高场强出现在辅助回路均压环、静触头均压环及动触头表面;接着对接地开关高场强区域进行了优化设计,优化后均压环表面场强在安全范围内,动触头表面场强得到显著改善;最后对优化后的接地开关进行静电感应电流开合试验,试验通过,证明了优化的合理性。该仿真结果可以为1 100 kV B类接地开关的研发及推广提供理论参考。     

500kV站用绝缘子串均压环优化设计

为改善500 kV港城变电站电晕放电现象,根据其绝缘子串布置情况,利用有限元计算方法,在ANSYS中建立悬垂串与双联串仿真模型,研究均压环不同结构参数对绝缘子串电压、电场分布的影响,得到最优均压环结构参数。仿真结果表明,500 kV悬垂串均压环最佳结构参数为:罩深230 mm、环径660 mm、管径70 mm,均压环表面最大场强峰值可降至14.5 kV/cm;双联串均压环最佳结构参数为:屏蔽绝缘子片数3、管径100 mm、与绝缘子距离90 mm,均压环表面最大场强峰值可降至14.7 kV/cm。计算结果证明,优化后的均压环明显改善绝缘子串电压分布,降低了单片绝缘子承担的最大电压,并使均压环表面最大场强峰值低于20 kV/cm。     

塔头复合绝缘子均压环优化配置分析

为优化分析复合绝缘子串均压环的配置,针对输电铁塔塔窗结构的特点,使用模拟电荷法和间接边界元相结合的电磁场混合方法,以某紧缩型330 kV输电铁塔为例,分析了悬于其上的复合绝缘子高压端电场强度受均压环的影响规律及均压环表面电场强度的变化规律。分析结果表明:增加均压环管径和减小环径可减小复合绝缘子高压端端部和均压环表面的最大电场强度,而绝缘子高压端端部最大电场强度随均压深度的增加先减小后增加。     

基于有限元方法的1 000 kV级特高压交流线路耐张串均压环优化设计

特高压输电线路绝缘子串电压分布极不均匀,均压环的优化设计对于改善绝缘子端部场强和改变电压分布具有重要意义。应用三维有限元法分别对1000kV特高压交流线路两联、三联和六联耐张串进行了电场计算,计算中考虑了杆塔、导线对电场分布的影响。通过不同屏蔽深度的均压环对电压分布影响的讨论和4种不同形式均压环的对比,建议1000kV特高压交流线路耐张串采用管径为120mm的跑道环,圆形部分中心径为1000mm,联接距根据绝缘子串中心间距决定,放置在第3、4片绝缘子之间。     

高频谐波电压对冷缩电缆终端的电场及温度影响研究

中压冷缩电缆终端可能会遭受到高频谐波电压的持续作用而使其绝缘迅速失效,其失效原因主要和高频电压下的电场和温度有关。笔者研究了高频谐波电压对35 kV电缆终端温度和电场的影响规律及机理,阐明了热点和电场分布之间的联系。通过高频谐波电压的电热老化试验装置,对两种不同类型的冷缩电缆终端(应力均匀型和几何型),施加不同频率的电压。通过红外热成像仪分析了不同的频率、幅值对电缆终端表面温度分布的影响。发现随着频率的增加,应力均匀型终端在局部地方形成明显的热点,随着频率增加,热点温度进一步升高,而几何型终端则温度变化不明显。通过有限元分析发现,应力均匀型终端的热点位置正好和电场的集中点相对应,随着频率增加,电缆阻性发热量增加,而几何型终端的电场较小,阻性发热不明显。该研究对于开发耐高频电压的冷缩终端具有一定的意义。     

电容式电压互感器均压环优化设计

以500 kV电容式电压互感器为研究对象,以设备空间最大电场强度和不均匀系数为目标函数,以均压环尺寸及位置为设计变量,以模拟退火法为优化策略,对均压环进行优化设计,给出均压环的最佳尺寸及安装位置。     

电容式电压互感器均压环优化设计

以500 kV电容式电压互感器为研究对象,以设备空间最大电场强度和不均匀系数为目标函数,以均压环尺寸及位置为设计变量,以模拟退火法为优化策略,对均压环进行优化设计,给出均压环的最佳尺寸及安装位置。     

特高压交流输电线路瓷绝缘子的均压特性

由于电压等级较高,1000 kV特高压交流输电线路瓷绝缘子串电位分布很不均匀,导线侧电场集中现象严重,需要安装合适的均压环来改善绝缘子串的电位电场分布。应用3维有限元法,对特高压交流输电线路悬垂瓷绝缘子I串和V串的电位电场分布进行了仿真计算,得到了瓷绝缘子串的分布电压曲线;分析了均压环的位置、中心距和管径变化时对瓷绝缘子串的分布电压和电场分布的影响;最终给出了合理的均压环配置方案。通过对1000kV特高压交流输电线路均压环的配置优化,能够改善瓷绝缘子串的分布电压,降低均压环和金具表面的电场强度,其成果已经成功应用于我国特高压交流试验示范工程,效果明显。     

±800 kV特高压直流线路均压环优化研究

采用三维有限元方法对 ±800 kV特高压直流输电线路绝缘子串进行电场计算,比较不同外径、不同管径、不同安装位置的均压环对绝缘子串的电压分布和电场分布特性的影响,给出均压环合理结构尺寸和安装位置。然后通过球隙法测量 ±800 kV特高压直流输电工程绝缘子串的电压分布,试验结果与有限元计算结果一致。该文的研究成果对指导±800 kV特高压直流输电工程均压环的优化配置具有重要意义。     

基于矩量法和蝴蝶交配优化算法的甚低频发射天线顶线绝缘子均压环优化设计

针对甚低频发射天线顶线绝缘子串电压分布不均匀极易产生电晕的问题,采用矩量法(method of moments,MOM)研究了不同均压环管径、半径、抬高距以及绝缘子串配置位置对瓷支柱绝缘子串电压分布的影响,提出了一种应用矩量法和蝴蝶交配优化算法(butterfly mating optimization,BMO)协同优化顶线绝缘子串均压环的新方法。该方法首先建立顶线绝缘子串MOM天线优化模型;然后,提取仿真得到的分压和天线效率并计算目标函数;利用BMO迭代得到顶线绝缘子相对位置和均压环结构参数。仿真结果表明:顶线绝缘子高压侧的均压环半径和抬高距对绝缘子电压分布影响较大,低压侧配置均压环可以使顶线绝缘子串末端绝缘子的分压降低44.5%;与优化前实测值相比,优化后顶线绝缘子串的电压百分比均方差降低了2.17%,均压环最大表面电场小于起晕电场,天线辐射效率提升1.5%。     

1000kV交流复合绝缘子串电场分布计算及均压环设计

1 000kV复合绝缘子的结构特点导致了其电位分布很不均匀,高压端金具附近的强场区会使绝缘介质和金具表面发生电晕放电,如何设计均压环使绝缘子沿面电场分布得到改善,对输电线路的安全运行具有重要的意义。本文基于ANSYS有限元软件建立1 000kV复合绝缘子的三维模型,计算无均压环时和有均压环时的复合绝缘子沿面电场强度分布和电压分布,具体分析了大小均压环的位置、环径、管径对复合绝缘子沿面电场强度的影响,并确定均压环的最佳位置和结构参数。计算结果表明,有均压环时均压环表面,高压端金具表面及绝缘护套表面的最大场强均可达到要求。     

1100kV直流电阻标准分压器电场仿真分析和方案设计

目前,我国直流电压比例标准的最高电压等级为800 kV,若直接套用该标准进行1100 kV直流电压互感器现场校准实验,其周围电场的分布仍不均匀,将导致准确度降低,故文中针对这些问题研究设计了1100 kV直流电阻标准分压器。本文基于Ansys仿真软件搭建了1100 kV直流电阻标准分压器的有限元模型,计算并分析了分压器周围和沿测量电阻层方向上的电场分布,得出了均压环的尺寸和位置对分压器周围最大场强的影响特性,通过合理设置均压环的圆心到地面的距离、内环半径、圆心到对称轴的距离,可大幅改善分压器周围最大场强。本算例中,分压器周围最大场强的大小从6869.37 V/mm降低到1566 V/mm,提高了绝缘水平;施加屏蔽电阻层后,沿测量电阻层上的电场强度减小到142.17 V/mm,且分布均匀,提高了测量准确度。本设计对分压器设计、制造、运行等部门有较好的借鉴作用。