大气电场仪场地因子修订及EMD分解分析

由于地面电场仪安装的位置周围或多或少存在一定的建筑物,而建筑物会对大气电场形成一定的畸变效应,从而造成了电场仪测量值不准确。本文利用深圳地区坪地基地大气电场仪实测电场强度资料,采用了有限差分、经验模态分解(EMD)等方法,对深圳地区地面大气电场仪安装位置环境了场地修订,以及研究了深圳地区大气电场变化特征。研究表明,在远离建筑的位置大气电场电势为水平的等势线分布,而在靠近建筑物的位置处,对大气电场形成了一定的畸变,因此坪地基地大地电场仪测量值是不准确的,计算出的大气电场仪顶端的大气电场畸变系数为0.364 1;采用经验模态分解(EMD)方法,对大气电场强度日变化信号进行分解得出, 大气电场强度能够分解成9个IMF分量和1个趋势项,表明了深圳地区地面大气电场强度具有多个时间尺度的振荡周期变化。根据趋势项分量可以看出,一天内电场强度幅度整体呈现出逐渐增强的变化趋势。     

利用有限元法研究油楔中的电场畸变

利用有限元法计算二维场中的电场强度，并分析了油纸复合形成的油楔中的电场畸变。在电不利的情况下，油楔和纸角中的场强最大值Ｅｍａｘ分别为均匀介质场强的２．０倍和１．７倍，研究结果对电力变压器绝缘结构设计和故障分析具有参考价值。     

有限元法在标准电容器电场计算中的应用

本文在分析国外标准电容器有关资料和多年来积累的研究和制造 5 0 0 k V及以下标准电容器经验的基础上 ,对高压标准电容器的绝缘结构进行了大量的研究工作 ,并用FORTRAN语言编制了有限元法进行标准电容器电场分析和计算的软件。该软件可用于对标准电容器电场的分析计算和优化设计。是研究开发高压标准电容器的有效工具     

有限元法在标准电容器电场计算中的应用

本文在分析国外标准电容器有关资料和多年来积累的研究和制造500kV及以下标准电容器经验的基础上，对高压标准电容器的绝缘结构进行了大量的研究工作，并用FORTRAN语言编制了有限元法进行标准电容器电场分析和计算的软件。该软件可用于对标准电容器电场的分析计算和优化设计。是研究开发高压标准电容器的有效工具。     

RBFEM在电场快速优化设计中的应用

针对高压电器设备电场优化设计常用有限元法(FEM)结合非线性规划法,设计变量改变后需要不断重复FEM的一系列计算过程,存在着大量的重复计算,从而引起计算量大大增加。为此,笔者引入了缩减基有限元法(RBFEM),推导了基于缩减基法的有限元方程。RBFEM通过计算维数大大减小的缩减基矩阵,使得整个优化过程的计算量大大减小。利用该算法,对500 kV电力变压器设备的绝缘结构进行了优化设计,每计算一次有限元方程,缩减基法需要的时间是FEM的1/4,可大大提高优化效率。同时和利用商业有限元软件计算优化后变压器绝缘结构的电场强度值比较,误差不超过1%,验证了该算法的有效性。     

有限元法应用于电缆终端应力锥缺陷分析

为了研究电缆终端应力锥出现缺陷时,高压静电场的分布和数值大小,采用有限元法,计算了加载110kV恒定电压于电力电缆上时,其终端的静电场分布与数值。当电缆附件预制式应力锥内侧出现凹陷时,凹陷处电缆表面与应力锥内侧不能完全密合,将形成由电介质填充的腔体。针对该现象,按照凹陷可能出现的位置和形状建立多个模型,然后计算110kV恒定电压下该模型电场强度的数值大小和电场分布,着重分析了凹陷周围的电场畸变。最后比较不同模型仿真结果表明小尺寸较大尺寸凹陷的场强大,畸变更严重,凹内介质为硅脂较空气时场强小。预制式应力锥内侧缺陷的存在,可能对电力设备安全运行造成危害。     

变电站三维电场计算简化模型及误差分析

变电站作为电力系统中一次设备和二次设备最集中的场所,其电磁环境受到了越来越多的关注,变电站工频电场评估日益重要。对变电站元件进行三维建模,以导线、绝缘子和均压环等元件为研究对象,对其几何形状进行合理简化,以降低剖分难度,减少剖分数量,提高计算速度,并采用有限元法对1.5 m高度的路径进行电场计算。以一个500 k V变电站间隔作为算例,将简化模型与实际模型的电场数值进行对比,结果表明距离模型边缘8 m之内时,相对误差在?7%?11%;距离模型边缘大于8m时,相对误差在?3%?5%之间;大于15m时,误差小于5V/m。简化模型的计算量为原模型的1/4,简化效果较好。     

大气电场仪观测资料数字序列的时间特征分析

根据某大气电场仪的数据传输方式,按照数据包接收端的计算机时间和数据包顺序号,利用最小二乘法对观测数据做分段直线拟合、建立分段线性关系,求得数据包平均时间间隔和数据包参考时间,进而在无线通讯网络堵塞情况下对被延时的数据包进行到达时间的修正、计算出每个场强值的观测时间,从而达到提高数据序列的可读性、提高宝贵的实测资料的利用价值之目的。此方法成功地恢复了该类型大气电场仪组网观测所获得的一批观测资料的观测时间,为这些资料的专业分析和应用提供了保障。     

非线性有限元法在出线装置复合绝缘结构电场计算中的应用

极性反转是换流变压器出线结构复合绝缘的一种特殊工作状态,极性反转时由于空间电荷作用可导致绝缘介质内部及界面处电场畸变。另一方面,绝缘介质电性能参数是温度的函数,因此温度梯度导致的电性能参数改变同样会影响绝缘结构在极性反转过程中的瞬态电场分布。基于此,为了较准确地模拟复合绝缘结构在考虑温度分布条件下的极性反转瞬态电场,提出应用非线性有限元法对以上2种瞬态电场影响因素进行耦合分析。首先研究了油浸纸复合绝缘体系电性能参数与温度的关系;然后详细介绍了基于非线性有限元法的瞬态电场计算流程,并通过双层同轴复合绝缘结构模型验证了其有效性;最后对实际换流变压器出线装置的油纸-环氧浸渍典型复合绝缘结构建立了二维轴对称仿真计算模型,在考虑材料非线性的条件下对其极性反转瞬态电场变化过程进行了仿真分析。计算结果表明传统模拟方法与考虑材料非线性时的结果存在较大差异,且极性反转过程中复合绝缘结构易出现畸变严重的局部高场强区。     

非重叠Mortar有限元法及其并行计算在静电场问题中的应用

采用Mortar有限单元法(mortar finite element method,MFEM)能够得到正定、对称的系数矩阵,而且刚度矩阵是分块对称的,这种特点适合于并行迭代求解。阐述了非重叠Mortar有限单元法(non-overlapping MFEM,NO-MFEM)的基本原理,介绍了适合于NO-MFEM并行计算的区域分解策略以及并行求解的基本流程。针对简单2维静电场问题,使用NO-MFEM进行了并行计算,并与理论值和串行计算结果进行对比,验证了所提方法的有效性。同时,对于非协调网格造成的计算误差进行了分析。NO-MFEM法的并行计算为工程应用中优化设计问题的区域分解和并行求解提供了一种新的选择。     

用边界元法计算静电场第四类非混合边值问题

本文提出用边界元法计算介质分区均匀民政部下的静电场第四类非混合边值问题,推志出用边界元法计算第四类非混合边值问题的边界元方程组。理论分析和实例计算结果表明：边界元法是计算第四类非混合一种有效方法,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地于静电场工程问题的设计与计算。     

水轮发电机定子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机定子三维温度场计算的数学模型和泛函,用有限元法对水轮发电机定子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,得到任意一个截面及沿轴向方向的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行计算。结果表明,定子最高温度值与实测值基本相符。     

水轮发电机转子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机转子三维温度场计算的数学模型,用有限元法对水轮发电机转子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,给出任意一个截面的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行了数值计算。结果表明,最高温度值与实测值基本相符。     

电磁阀电磁场有限元计算软件

针对电磁阀计算的手工演算程序和基于磁路方法的不足,根据工程需求情况,选择了简单、成熟的二维有限元法,提出了电磁阀的二维电磁场有限元计算模型,为利用已有的计算程序,对外施电压约束采取了迭代计算的处理方法。软件界面采用易于掌握的VB编程,计算结果的后处理则利用了Manab的强大功能。该方法有效地解决了常用的基于磁路方法无法处理涡流场问题,并减少了设计、开发的工作量。     

有限元系数矩阵的快速存储技术

为提高三维电磁场有限元软件中数据处理的效率,本文研究了二次扫描技术,并就三维有限元软件中地址阵的生成讨论了其具体应用.第一次扫描,通过一次循环确定并存储每个节点的相关节点;第二次扫描,通过另一次循环按存储的相关节点形成非零元素的地址阵.系数阵采用行存储,同时提供按列寻址的地址,实现有限元系数矩阵的快速存储.该方法简单、有效、易于实现.     

Finite element method investigation of electrostatic precipitator performance

This paper aims at analysis of the monopolar ionized field in electrostatic precipitator. A numerical model for simulating precipitation of particles in electrostatic precipitator is discussed in this paper. It includes all essential phenomena affecting the process. An iterative finite‐element technique is used to solve Poison's equation. We proposed the introduction of a potential corresponding to the critical minimum ionization field directly in the finite element formulation as a Dirichlet condition. The theoretical migration velocity is obtained by balancing the drag force with the Coulomb force or electrostatic force acting on a particle. We used the model introduced by Cochet for predicting a particle charge. The model assumes that a particle of the same size attains an equivalent maximum amount of charge for a charging time equal to infinity. Particles influence the electrical field, flow field, electrical migration velocity, gas discharge, particle charge and collection efficiency. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

三芯电缆载流量及温度场计算的有限元法

针对直埋方式的三芯交联聚乙烯（XLPE）电力电缆利用有限元法能任意布置结点和网格的特点,建立了地下电缆温度场计算模型,阐述了其计算原理.通过实例计算结果与实验数据对比表明,采用有限元法分析电力电缆载流量和温度场切实可行,且计算精确度高.     

基于时域有限元方法的配电房大电流母排涡流场分析

母排工作状况对整个配电系统的运行起着决定性的作用.针对配电房普遍使用的平板型空气绝缘母排结构,根据母排实际尺寸、位置等参数构建其工频磁场分布的计算模型.采用基于时域有限元的方法研究了矩形大电流母排满足的二维(2D)、三维(3D)涡流场问题.分析其磁感应强度变化,并与圆管型母排进行了比较,通过仿真验证,矩形母排磁感应强度与实测数据的最大误差小于5.79%,而圆管型母排磁感应强度与实测数据的误差较大.重点研究了不同工作电流对电磁力、磁场能量及功率损耗的影响.结果显示随电流增大,磁场能量、电磁力及功率损耗均呈增加趋势.当电流为2 400 A时,其三维涡流场的功率损耗高达114.462 W/m.     

Carter's factor calculation using domain transformations and the finite element method

The main purpose of this work is to present a methodology to calculate Carter's factor using the actual air‐gap geometry, that is, without simplifications of the slot geometry. The methodology is based on the finite element method, and its results are compared with some traditional procedures used for Carter's factor calculation and also with a domain transformation technique. It is shown that the finite element method and the domain transformation methodologies present similar results, which are different from the results obtained with traditional procedures. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于有限元方法500kV交流输电线路表面电场强度的研究

本文基于有限元方法详细讨论了500 kV交流输电线路导线表面电场的分布规律,并定量分析了线路参数及导线表面特性对导线表面最大电场强度的影响.结果表明,线路采用多分裂、大截面、倒三角布置方式,可以降低导线表面电场强度;不光滑导线将导致导线表面电场增大.