基于虚拟介电常数法的特高压GIS中隔离开关电场参数计算

提出了用虚拟介电常数法和耦合电压自由度法相结合的方法处理1 100kV GIS隔离开关中的悬浮导体问题.利用有限元软件对隔离开关气室进行三维电场分析计算,获得其内部电场强度分布.通过电场强度结果分析,得出隔离开关气室内电场强度较大的位置及电场强度值.利用APDL对电容参数进行计算,通过与测试结果进行比较,验证了用虚拟介电常数法和耦合电压自由度法相结合处理隔离开关中的悬浮导体问题具有较强的可行性.从而为特高压GIS中VFTO的计算提供较为可靠的分布电容参数.     

1100 kV GIS隔离开关的电场数值计算与分析

为了解特高压GIS隔离开关气室内部的电场强度分布情况,建立了两种典型结构的1100kV GIS隔离开关气室三维静电场数学模型。基于电场数值分析理论,采用有限元分析方法实现了大型实际工程电磁场问题的三维电场精确计算。对隔离开关的气室进行详细电场计算的结果表明,接地开关触头间隙是场强集中的区域,盆式绝缘子的结构尺寸的合理设计可以有效改善电极屏蔽罩区域的电场分布。对比两种隔离开关的电场强度分布结果可知,2种不同结构的对应区域场强最大值以及电场分布稍有差异,但都具有一定的绝缘裕度。电场分析所得的结果,为特高压隔离开关气室的整体和内部结构的进一步优化设计提供了理论依据。     

基于区域分解法的1100kV隔离开关大规模电场计算问题

大规模电磁场求解计算时,通常采用有限元法会面临计算与存储量庞大、求解效率较低的问题,为此考虑采用区域分解法来解决.笔者在阐述区域分解法求解原理后,建立了特高压隔离开关气室三维电场问题模型,并将计算结果与整体法所求结果进行比较,结果表明,采用区域分解法有效缓解了存储空间限制、提高了求解效率.同时采用基于参数化设计语言(A...     

550kV隔离开关静触头电场数值计算与均压环设计

550 kV高压隔离开关钳夹式静触头结构复杂导致电晕现象严重。为了解其表面电场分布并提出改进方案,文中首先计算了无防电晕结构下三维电场分布,得出绞线圈、下夹块、静触杆端部等高场强区域,继而针对此提出在夹块处各安装小均压盘与安装双大均压环的防电晕结构方案,并通过仿真计算对两种方案进行比较。小均压盘几何参数对静触头电场的影响结果表明,小均压盘对抑制绞线圈表面起晕作用不明显,对静触头电场屏蔽能力有限。双均压环静触头电场计算结果表明,该结构屏蔽范围广,屏蔽效果更为理想。双均压环静触头GW16A-550型高压隔离开关无线电干扰试验结果,进一步证明双均压环结构较小均压盘方案更为优越,是550 kV电压等级下最理想方案。文中分析结果,对高压隔离开关静触头防电晕结构设计提供理论依据。     

基于ANSYS的GIS隔离开关短路事故分析

笔者基于一起真实的GIS短路事故,对隔离开关动静触头不对中造成的屏蔽罩变形和弹簧断裂作了认真分析,并采用ANSYS软件对屏蔽罩变形情况进行了电场仿真计算。分析发现GIS内部绝缘强度对电场畸变非常敏感,任何外界因素改变GIS内部的电场均匀性,都会造成电场强度超过允许值,造成内部绝缘击穿。     

一起特高压隔离开关操作回路异常分析

隔离开关(闸刀)的操作回路可靠完善对保证闸刀稳定运行具有重要作用.以1000 kV特高压某站闸刀拒合闸为例,对故障现象进行初步分析,结合图纸与经验对故障闸刀操作回路进行详细检查处理;针对检查中发现的控制回路自保持功能存在导致闸刀三相异常分、合闸的问题,结合图纸分析了该隐患发生的原因,同时处理中发现拉开闸刀控制电源空气开...     

特高压换流站直流隔离开关烧蚀分析及改进

首先介绍了特高压某换流站金属回线转换隔离开关触头烧蚀情况,具体分析了造成触头烧蚀的主要原因,并指出了隔离开关存在合位信号不准确的严重安全生产隐患,阐明了此类隐患可能对一次设备以及直流控制保护系统的影响。同时提出了相应的解决方案,并用于现场实施,改造效果良好,可为国内其他换流站提供了借鉴。     

特高压隔离开关传动连杆的裂痕分析

针对特高压隔离开关传动连杆出现的裂纹问题,对操作机构传动连杆进行三维建模,并应用有限元软件对传动连杆分合闸过程进行动态仿真,计算分合闸过程中长、短连杆应力分布情况以及各个时刻应力最大值,以检验连杆的安全裕度,分析出现裂痕的原因。随后对连杆材质进行理化检测,分析连杆中相关元素含量,发现连杆材质中Mn元素含量严重超标,Ni元素和Cr元素严重低于标准值。虽然提高材料的强度,满足了硬度的安全裕度,但是材料的延伸率和断面收缩率却明显低于标准值,使其不能形成稳定和均匀的常温奥氏体组织,导致隔离开关运行过程中连杆出现裂痕。     

GIS隔离开关用绝缘拉杆含异物及缺陷时的电场分析

GIS隔离开关中的绝缘拉杆作为连接高压带电部分与零电位部分的绝缘件,承受着很大的电压降。同时,由于在机构转动过程中,可能造成绝缘拉杆表面或内部损伤或出现因金属摩擦而产生的导电颗粒附着现象。这都将对绝缘拉杆的绝缘性能产生影响。因此,探索GIS隔离开关用绝缘拉杆的电场分布特点及异物缺陷的影响规律,将为GIS隔离开关的结构设计、生产检验等环节提供参考。文中结合550 kV隔离开关的设计方案和运行环境,采用三维有限元方法,对隔离开关结构进行了电场仿真计算。比较了绝缘拉杆上的不同缺陷或异物对电场分布的影响,并系统总结了不同因素对电场分布作用的相关性和规律。计算结果表明,表面附着金属颗粒所产生的电场畸变效果最为严重,而表面缺陷在接近低压端时有更高的放电风险。基于对计算结果的分析,文中对绝缘拉杆的制造与检验标准提出了合理的建议。     

我国户外隔离开关从超高压向特高压跨越

我国于1966年为我国第一条330KV输电线路(刘天关线)自主研制成功GW7-330型户外隔离开关,揭开了我国超高压隔离开关发展史的第一页,在覆盖陕、甘、宁、青四省(区)的西北330KV电网建设中发挥了重要作用.20世纪80年代,开创了我国自主设计独立制造550KV变电站.     

合成回路用高压电抗器过电压分析及电场仿真

高压电抗器在合成回路中为开断电流后的断路器提供恢复电压,断路器动作导致电路参数的瞬时变化,使电路中的电流和电压波形在高压电抗器和电容元件之间产生振荡,由此产生的过电压将威胁合成回路的安全运行。笔者根据试验单位提供的合成回路及具体运行工况,利用PSCAD对其运行回路进行电路仿真,得到相应的电流和电压波形,并以此为边界条件,利用ANSYS对高压电抗器进行仿真得到空间电场强度,并提出合适的结构参数来改善电抗器局部电场分布。结果表明:电路仿真在考虑电抗器杂散电容后,电流和电压波形出现极大振荡,此时电抗器两端的电压峰值可作为仿真边界条件。由电场仿真结果可知,电场强度的分布与电抗器的结构布置和对地电位有关,并以对地电位最大的电抗器两端的电场强度最明显,且主要集中在均压环处。通过选择合适的均压环尺寸,可以有效地降低该处电场强度。     

并行计算高压输电线路周围电场

实际工程应用中的大规模数值模拟需要借助于并行计算。介绍了适合并行计算的非重叠区域分解法以及并行计算的实现。为了更精确地计算,建立了500kV高压输电线路及其周围房屋的三维模型,并把该模型划分为多个(2～6)分区通过机群来分别实行并行求解。各分区内形成的线性方程组通过Krylov迭代求解器求解。结果表明通过并行计算能够精确地计算线路附近的房屋周围各点电场强度,高压输电线路周围的房屋对外界电场有一定的屏蔽作用。     

特高压紧凑型输电线路工频电场强度计算

为研究特高压交流输电线路的工频电场强度,通过建立二维静电场有限元模型,计算了LGJ-400/65、LGJ-500/45、LGJ-630/45 3种型号导线,子导线根数分别为6、8、10、12的导线表面场强、相导线平均场强最大值、线路下方距地面1 m处最大场强和线路走廊宽度,分析了导线截面、子导线根数、线路最低对地高度和走廊宽度的选取。结果表明特高压交流线路选取大截面导线、紧凑型倒三角布置方式在导线表面场强、杆塔高度和线路走廊方面可满足要求。     

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...     

1000 kV SF_6标准电压互感器的绝缘设计和电场计算分析

特高压电器设计的核心问题之一便是绝缘结构设计。绝缘结构设计能否满足要求,对产品的安全运行至关重要。为此,笔者对1 000 kV SF6气体绝缘标准电压互感器进行了电场有限元分析,通过对多组结果的比较,提出1 000 kV SF6高压电器绝缘设计的要点,并对其他类似结构的特高压电器设计提出了一些浅见。研究发现:对于SF6高压电器产品,改善套管电位分布、降低电场强度的有效方法是设置分压屏蔽,通过合理选择分压比K、加大曲率半径或采用多曲率弧线等方法降低最大电场强度;对类似结构的1 000 kV SF6气体绝缘特高压电器,可利用电容分压原理进行绝缘设计,必要时可设置两个或两个以上分压屏蔽,但分压屏蔽数量的增加会给加工、装配等带来很大难度,需要合理取舍。     

特高压工频无局放试验变压器外电场模拟计算分析及试验布置优化

多级串级式无局放工频试验变压器是特高压设备研制和试验必不可少的试验设备。为此,对典型的串级工频无局放试验变压器成套设备的外电场分布开展了研究,进行了有限元法数值计算。分别讨论了变压器布置于理想户外、室内距墙10m和距墙7m这3种工况下场强分布特点以及最大场强随净距增加的变化规律,分析了工频无局放成套设备自身结构对最大场强的影响。在特有的计算条件下,比较分析3种不同分压器屏蔽顶罩型式下的场强分布。在顶罩圆环半径和球半径相近时,双环屏蔽优于孤立球屏蔽,且屏蔽圆环截面半径越大,最大电场强度越小。通过分析空间电场分布的特点,得出其它试验辅助设备和空间杂散物项发生悬浮放电的规律。当接地杆与该变压器相对距离>10m时,一般不会发生空间悬浮电位放电;在计算模型中,灯具尺寸越小,对空间电场的影响越小,当灯罩半径>10cm时会发生局部起晕。最后对试验空间的优化布置给出合理化建议,其可作为试验大厅设计和试验设备布置的参考依据。     

基于有限元的动车组高压隔离开关均压环优化设计

为控制动车组高压隔离开关用绝缘子及金具表面最大场强,运用有限元软件ANSYS分析了配置均压环前后动车组高压隔离开关电场分布情况。从控制场强最大值的角度给出了合理的均压环参数,并通过紫外成像仪观测高压隔离开关优化前后电晕放电的变化过程,得出以下结论:配置均压环后可有效改善绝缘子沿面电场分布,降低绝缘子及金具表面最大场强,有利于防止电晕放电,提高绝缘子运行的可靠性;改变均压环环径和安装高度可明显改善绝缘子及金具表面最大场强,管径主要影响均压环表面的最大场强;相同试验电压下,配置均压环后高压隔离开关电晕放电强度明显减弱。