GIS开关操作外壳振动分布特性仿真研究

GIS设备为全封闭结构,传统的GIS设备故障诊断的方法有很多,但是对于故障的定位和处理较为困难。文中提出利用开关操作作为激励源,通过设备外壳表面的振动信号检测GIS设备故障的思路。根据110 kV GIS设备的结构,采用有限元分析软件,建立了设备的仿真模型,并考虑了螺栓连接方式、振动传递衰减等诸多因素,对GIS开关操作时设备外壳的振动特性进行研究。结果表明,壳体部位比临近实心结构处的振动加速度峰值更高,螺栓松动缺陷的存在会减弱连接部位振动加速度峰值的差距,设备内部存在异物时对所在位置附近的振动特性有轻微的影响。     

基于有限元的GIS母线温度推演方法研究

针对GIS母线内部导体温度无法直接测量的问题,提出了 一种基于有限元分析的GIS母线温度推演方法,该方法采用可直接测量的GIS母线外壳温度、负载电流、环境温度等参数对导体温度进行推演.结合GIS母线参数、热参数以及边界条件等,利用COMSOL有限元分析软件进行电磁-流体-温度场耦合仿真,求解不同环境温度与负荷电流条件下...     

基于有限元分析的GIS母线筒温度场分布研究

利用ANSYS/EMAG软件对建立的某110 kV室内GIS开关变电站直筒型和T型结构的GIS母线筒三维实体模型进行分析。分别得到在对称、不对称三相电流情况下GIS母线筒内磁场强度分布及母线筒外壳感应电流密度分布,并对其电能损耗进行了定量计算。利用ANSYS中FLUID142单元对其母线筒内流场、温度场进行了数值仿真计算。通过求解计算给出了GIS母线筒内母线导体温度分布情况、母线筒壳体温度分布情况以及内部SF6气体流场分布情况。为验证温度场计算结果的准确性,测量了GIS母线筒在不同运行工况下母线筒温度场分布情并与仿真结果进行比较。     

基于有限元的GIS母线不对中机械振动特性研究

GIS母线较长或安装错位时,会出现母线不对中现象。这种机械故障会导致GIS导杆受力不平衡,引起机械振动。文中通过有限元仿真的方法,建立单相GIS母线模型,并施加正弦载荷模拟不对中故障激励,探究其振动特性。采用有限元软件对母线模型进行计算模态分析,得到结构的固有频率和振型。通过分析母线外壳X、Y、Z方向振动加速度以及总加速度时域图和频谱图,获得各个方向上振动的频谱特征,总结自由状态下和约束条件下母线外壳的传播特性。     

变电站GIS母线高频振动响声研究

某变电站GIS在带电调试期间,母线产生高频振动响声.对存在高频振动响声的带电GIS母线分别在无任何措施、刷阻尼涂料及增加抱箍的方式下进行试验研究,通过试验测试发现,振动信号的主频率约2879.7 Hz,在100 Hz频率处的振动加速度相对较小.通过仿真计算分析,推断母线筒产生高频振动响声的原因为:母线筒存在约2879.7 Hz的固有频率,这种固有频率的模态振型为典型的整体膨胀收缩,母线加载电压产生交变的电场力,电场力的激励频率与母线筒的固有频率吻合,产生高频振动响声.     

126kV的GIS母线筒外壳应力分析

本文针对西开厂和三菱两种母线筒的设计方案,采用应力集中理论和有限元理论分别对简壁开口处应力较为集中的部分进行了分析计算,两者所得结果基本吻合,为该部件的设计提供了可靠的理论根据。     

三相GIS母线参数有限元计算方法研究

GIS母线的电阻、电感、电容是GIS设计及电力系统分析中必不可少的参数,由于集肤效应和临近效应的存在,给三相GIS母线参数的计算带来了很大的困难。在综合考虑集肤效应和临近效应等因素影响的基础上,建立了基于能量角度计算三相GIS母线参数的电磁场有限元模型,计算了不同对称性条件、不同频率下的三相GIS母线参数。结果表明:三相GIS母线参数有限元计算方法精度高;该计算方法不受GIS结构的影响,具有很好的灵活性。     

基于有限元分析的GIS断路器温度场仿真研究

气体绝缘开关设备的工作可靠性对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义.由于触头接触不良导致局部过热是引发GIS故障的主要因素之一.采用ANSYS Workbench软件,综合考虑集肤效应、涡流效应、重力作用、气体对流、辐射散热等因素,建立220 kV GIS断路器多物理场耦合模型,并研究负荷电流、环境温度、接触电阻对...     

GIS母线外壳环流与暂态地电位升高现象研究

近年来GIS在电力系统的应用中体现出很大的优越性,我国电压等级较高的变电站都采用GIS形式,我国即将投建的1 000 kV变电站也采用了GIS形式.介绍了GIS母线金属外壳环流及暂志地电位升高的特性:分析了分体式连续型金属外壳产生环流的机理和影响外壳环流大小的因素,以及环流对二次设备的影响、对变电站工作人员的人身安全的威胁,并对为降低环流大小而采取的接地方式进行了讨论.     

机械缺陷对GIS外壳振动影响

气体绝缘开关(GIS)在运行过程中会发生振动。为了分析在GIS外壳连接处的螺栓松动和导杆不对中两种缺陷的振动信号分别与无缺陷正常运行时的差别,文中建立了252 kV三相分箱型GIS的三维模型,并在固体力学场中对模型进行模态分析,确定其固有频率,得到较有代表性的六阶模态振型。文中通过施加不同载荷及改变模型参数等方法,在固体力学场中分别求解无缺陷、不同数量螺栓松动和不同情况的导杆不对中状态下GIS外壳振动加速度的时域信号,并通过频谱分析得到其频域信号,通过比较分析几种情况下外壳振动加速度信号的差别,获得GIS出现螺栓松动缺陷和导杆不对中缺陷在GIS外壳振动加速度上的特征,得到出现以上缺陷时的判据。文中所得到的相关结论对于后续的GIS设备运行状态监测、机械缺陷判别和振动情况研究有一定的参考价值。     

基于振动原理的GIS母线触头松动缺陷诊断技术研究

笔者在分析GIS设备母线触头松动缺陷产生机械振动机理的基础上,研制了采用振动加速度传感器的GIS振动信号检测装置,并在实验室搭建了GIS机械振动检测试验平台,通过模拟GIS母线触头松动的机械缺陷,开展了GIS母线触头正常、松动两种情况下的试验研究,研究结果表明:不论GIS母线触头是否存在缺陷,在GIS绝缘盆子附近的外壳上都可以检测到明显的振动信号;正常运行时,各方向上的振动信号在1 400 Hz和100 Hz两个频率点上的幅值较高,且数值基本相等,比值约等于1;当GIS母线触头存在松动缺陷时,GIS壳体上检测到的振动信号在不同的方向上表现出不同的特征,选取1 400 Hz与100 Hz频率点对应幅值的比值可作为母线是否存在松动缺陷的判断特征量,当比值小于0.5或大于2时可初步判断存在母线松动缺陷。     

高压组合电器水平母线振动特性研究

高压组合电器设备（gas insulated switchgear,GIS）运行中产生异常机械振动缺陷,对设备危害极大,因此,GIS正常运行时的振动特性对其运行状态评价与故障诊断具有重要意义。以三轴加速度传感器为核心搭建了振动检测系统,在某330 kV变电站GIS上测取振动信号,从时域和频域出发分析了振动的成因。研究结果表明,GIS表面信号可由径向、轴向和切向振动描述,由于受力模式不同,振动特性与测点位置有关：同一测量面的不同测量点,由上至下,径向振动幅值先降后升,切向振动幅值先升后降;同一测量点的不同测量面,越靠近母线中央,径向和切向振动幅值越大,轴向振动表现复杂。振动频率集中在100 Hz左右,存在2种特殊情况。     

基于有限元仿真的GIS支柱绝缘子性能优化

为提高金属封闭式气体绝缘组合电器(GIS)中支柱绝缘子的耐电性与机械强度,基于有限元仿真,通过拓扑优化的方法设计了支柱绝缘子内部的材料分布,研究了材料相对介电常数与杨氏模量梯度分布后绝缘子的电场分布与机械应力场分布特性。仿真结果表明：经过拓扑优化后,合理的材料参数选择可显著降低绝缘子本体与金属嵌件所形成的界面处的最大电场强度和机械应力,相较于初始的匀质支柱绝缘子,最大电场和机械应力可分别降低40%和20%以上,为增强支柱绝缘子综合性能,提高绝缘子运行可靠性提供了技术参考。     

基于振动原理的GIS母线导电杆松动故障分析与诊断

气体绝缘组合电器(GIS)长期工作在大电流强电动力环境下,受开关设备反复操作与长期机械振动影响,GIS设备的电气连接处易出现松动故障,导致GIS异常振动,甚至引发气室漏气与绝缘性故障.针对GIS母线导电杆松动故障,提出了基于振动检测的故障诊断方法.对正常运行与松动故障时的振动进行理论分析,建立126 kV振动检测实验平...     

高温差工况下长母线GIS设备振动特性研究

青海地区GIS设备长期工作在昼夜温差较大的环境下,会发生较明显的热胀冷缩现象。长母线的热胀冷缩现象会引发长母线GIS设备部分位置机械状态的变化。文中通过振动在线检测的方法,对青海地区4个GIS变电站进行振动测试,探究高温差工况下长母线GIS设备的振动特性,对比不同温度下长母线正常工作处、明显故障处不同振动信号波形及频谱特征,总结温度对长母线GIS设备振动特性的影响规律。通过分析大量振动波形,认为高温差对长母线GIS内部接触不良故障的影响最为明显。     

主回路不同接触状态时GIS外壳振动特性

GIS主回路接触状态劣化会导致主回路故障,目前还缺乏有效的在线监测手段。文中通过温升试验发现GIS外壳振动信号频谱在试验过程中会发生改变,对特征量的选取有一定影响。文中认为通过振动判断GIS主回路接触状态时应当充分考虑温度的影响,保证测量时的状态与运行时相近。通过试验数据发现,随着温度升高,频率较低部分的幅值有所升高,频率较高部分的幅值有所降低,最后达到稳定状态。选取了稳定后的振动数据做对比分析得到:随着GIS内部接触不良严重程度加大,高频部分信号占比增加。文中根据类内类间距准则,以600 Hz为分界频点划分了低频段和高频段,以高频段幅值和与全频段幅值和之比作为特征量,通过数据统计验证了该特征量可以有效区分不同接触状态。     

基于有限元方法的变压器绕组振动多物理场仿真研究

以一台S11-M-500/35型油浸式配电变压器为研究对象,建立了变压器电-磁-结构力场三维仿真模型。利用有限元法对模型进行了仿真计算,并将试验结果与计算结果进行了对比分析。     

母线通流温升对GIS内绝缘特性影响的仿真研究

GIS母线通流产生温升发热现象,进而引起SF_6的流动使其分布不均。SF_6击穿特性受其分布不均性的影响极大,极易在分布不均的局部区域出现击穿现象,从而引发绝缘故障。为此文中开展了母线通流温升对GIS内部绝缘特性的影响研究。建立了考虑集肤效应、涡流损耗、电导率温升效应的1 100 kV GIS气室电磁场—温度场—流场耦合模型,求解了SF_6在GIS母线通流温升条件下的流动情况。结果表明:母线通流温升的确使SF_6分布不均,温升越高区域SF_6分布越稀薄,绝缘水平下降越厉害。为定量得到GIS内部绝缘状态,在分析SF_6击穿特性基础上,根据绝缘裕度的概念建立了绝缘裕度计算模型,得到了GIS内部绝缘特性。计算结果表明:母线通流温升使GIS内部绝缘水平大幅下降,从14.51 kV/mm降到9.92 k V/mm,有被击穿的危险。这表明母线通流温升对GIS内部绝缘水平的影响不能忽略,这一点在今后的GIS内绝缘设计中应予以高度重视。     

三相共体式GIS母线管的声振特性仿真研究

利用GIS的声振特性对其机械状态进行检测的方法受到了广泛的关注,但目前缺少振动产生机理及声辐射特性的研究。为了解决上述问题,文中建立了某型110 kV三相共体式GIS母线管的有限元模型,仿真研究了磁场及洛伦兹力分布,母线及罐体固有频率及该母线管的声振特性。研究结果表明:导体所受电磁力的频率为100 Hz,幅值在其自身电流达到峰值时最大,三相导体的受力在时域上相位相差120°;GIS罐体的振动特性主要表现为平行于地面的横向摆动,并且在该平面内具有较强的辐射声压。文中提出的三相共体式GIS的声振特性的仿真研究模型及方法可用于GIS设备声振特性的进一步研究。     

利用GIS外壳典型振动的频率特性检测内部潜伏性故障

本文主要阐述气体绝缘组合电器(GIS)外壳几种典型振动的频率特性,尤其是在交变电场下自由导电粒子的运动和局部放电所引起的外壳振动的频率特性,研究GIS的内部气压、电极形状、电场强度等的变化对振动频谱的影响,初步建立一个利用振动频谱来预报GIS内部潜伏性故障类型及严重程度的监测系统。