GIS/GIL滑动触头电连接部件过热故障机制仿真分析

近年来，气体绝缘输电设备中滑动触头电连接部件过热故障时有发生，严重影响了设备运行的可靠性，威胁了电网的稳定运行。为了研究滑动触头过热故障发生机理，选取气体绝缘输电设备电连接用弹簧触指为研究对象，建立了电、磁、热、流、力3维多物理场耦合模型。基于静态结构分析滑动触头插接过程中和发生热膨胀后弹簧触指的接触力并依此计算接触电阻，结合接触电阻电场分析计算得出导体发热功率，并代入热-流耦合中分析滑动触头的热场分布。研究结果表明：单一环弹簧的接触力为5.06 N，与规格参数误差为1.2%；当发生偏心等故障时触指温度可达108.25℃，并间接影响相邻触指的温度和内外SF₆气体的流动；文中5%的触指发生劣化过热会造成26%的触指出现升温现象，与非故障区域的最大温差为20℃；温升导致的热膨胀会使触点处接触压力呈非线性变化，长期运行或偏心受力等原因引发的接触性能劣化将直接导致触头部分出现过热故障。论文研究可为弹簧触指劣化机理研究和滑动触头电连接部件过热故障分析提供理论依据。     

基于场路耦合的超高压GIS母线温度场研究

超高压GIS母线发热的最高点主要出现在触头、触指部位。运用有限元方法,建立了带有触头、触指的550kV GIS母线三维电磁场-流场-温度场耦合有限元求解模型。将触指进行合理简化,计算了母线导体、触头、触指等各部位元件的功率损耗,并将其作为发热源,耦合至流场-温度场求解模型,计算出母线温度场分布。将计算结果与温升试验数据对比,触头温度误差在0.3%,导体温度误差在1.04%,外壳温度误差在4%,证明了触指简化模型的合理性与正确性,对GIS母线设计以及触头、触指的温度场仿真具有指导意义。     

三相GIS母线损耗发热的电磁场-流场-温度场计算分析

为深入研究三相气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,简称GIS)母线筒的损耗发热问题,运用有限元方法,建立了该类母线损耗发热的电磁场-流场-温度场综合求解模型,在综合考虑集肤效应、涡流损耗、气体流动、以及重力等多种因素影响的基础上,计算分析了该类母线的热源和温度分布规律。结果表明:GIS母线电流和损耗的分布都体现出集肤效应。对于水平放置的三相GIS母线,当三相电流对称时,上方母线导体温度高于下方母线导体,金属外壳的最高温度出现在离上方导体较近的上部壳体,且上方导体附近的气体等温线分布也呈现较为明显的S状弯曲,而位于下方导体周围的气体,其等温线扭曲程度相对较小。当电流对称性遭到破坏,则损耗和温度分布的对称性不复存在。     

基于多场耦合计算的气体绝缘开关设备母线接头过热性故障分析

为了研究气体绝缘开关设备(GIS)母线接头的过热性故障形成机理,基于多场耦合有限元法建立了GIS梅花接头温升计算模型。该模型通过对结构场分析计算触指与导体间的接触电阻(ECR)与接触热阻(TCR),运用电流传导分析计算了功率损失并作为热源代入温度场计算接头温升。进行了稳态电流温升实验,验证了所提出计算模型的有效性。基于该模型分析了导体插入深度与短路负荷电流对GIS母线接头温升的影响,结果表明短路负荷电流由于作用时间短而不会造成母线接头的热损伤,导体对接深度不足引起的接触点异常温升是导致GIS母线接头过热性故障的直接原因。     

基于外壳热分布的气体绝缘母线温度计算模型

气体绝缘母线在运行过程中负荷电流和外壳涡流将引起设备发热,其温升特性是表征气体绝缘母线运行状态的重要指标。文中基于传热学原理和热电类比法,将126 kV/2 kA户内型三相共箱式气体绝缘母线内部传热过程等效为一个简单的集总参数热路,考虑导体热容、接触电阻、导体和外壳换热系数以及分别与SF_6气体之间的非线性热阻等因素,提出了气体绝缘母线动态等效热路模型。并设计了三相气体绝缘母线温度测量试验,将模型计算结果与试验结果进行对比分析,验证了气体绝缘母线动态热路模型的准确性和有效性,并通过热路模型得到了外壳与导体的对应温升曲线。     

基于场路耦合有限元的三相共箱气体绝缘母线暂态电动力分析

基于瞬态场路耦合有限元理论建立了外部电压源激励下的三相共箱气体绝缘母线电路-电磁-结构场数值计算模型。采用顺序耦合方法将电磁场分析得到的节点电磁力作为载荷施加到结构场有限元模型中计算外壳的振动特性。通过将计算结果与镜像电流法和外壳振动测试结果进行对比验证该计算模型的有效性。基于该模型分析计算了工频稳态和不同短路故障条件下三相共箱气体绝缘母线电动力空间分布特性和时变特性,计算结果表明由于三相导体位于同一金属壳体内,短路故障类型将直接影响导体和外壳上电动力的分布特性。单相短路故障条件下气体绝缘母线导体短路电动力在幅值上要大于相间短路和三相短路且在时间上要早于相间短路和三相短路。计算模型和分析结果可用于三相共箱气体绝缘母线结构优化设计和短路故障监测。     

基于电-热-力耦合的螺旋弹簧触指稳态温升分布仿真研究

气体绝缘金属封闭开关（GIS）中的母线触头弹簧触指热故障频发,甚至引起弹簧触指烧断并诱发击穿事故。文中构建了弹簧触指的三维电热机多物理场耦合仿真模型,首先基于经典Cooper-Mikic-Yovanovich(CMY)理论计算接触电导与接触热导,研究了考虑导杆重力作用下的弹簧触指温升分布,其次通过真型试验进行模型验证,最后基于仿真计算分析了不同损伤状态下的弹簧触指温升分布,分析了损伤程度与损伤范围的影响,仿真结果与母线弹簧触指热故障的普遍特征吻合。文中对母线触头弹簧触指热故障排查分析,及其结构优化设计具有重要指导意义。     

载流导体邻近与趋肤效应及电流频率对三相共箱式GIS温升的影响

为了准确计算GIS的温升,探究了载流导体邻近与趋肤效应及电流频率对三相共箱式GIS温升的影响。将弹簧触指和梅花触指均简化为圆环体来模拟电接触。采用三维多物理场耦合的方法,计算并对比了考虑与不考虑载流导体邻近与趋肤效应时的GIS的欧姆损耗和温度分布,比较了不同频率对GIS温升的影响。搭建温升试验平台验证了仿真结果的正确性。结果表明,三相共箱式GIS载流导体的邻近与趋肤效应所产生的的附加损耗较大,其影响不可忽略;相比于不考虑邻近与趋肤效应的计算结果,考虑载流导体邻近与趋肤效应下的温升结果与实验结果吻合较好;在60 Hz条件下GIS的温升相对于50 Hz普遍有所升高但差别不大。     

一起GIS触头接触不良导致的接地事故分析

介绍了一起由于导电杆未安装到位,致使导电杆与触指接触不良,触头发热熔化,最终造成母线导体对外壳放电的单相接地短路故障。通过对气体绝缘全封闭组合电器（GIS）接头结构的分析,对GIS触头连接不良缺陷的早期发现与交接试验提出了建议。     

基于接地电流法的10kV母线绝缘老化仿真计算

为分析10kV母线绝缘老化的各种故障参数的变化情况,基于电力系统计算机辅助设计（PowersystemComputerAidedDesign,PSCAD）,对10kV封闭母线绝缘老化进行仿真,得到单相和三相母线接地线电流与绝缘电容、绝缘电阻以及介质损耗正切值之间的关系曲线。结果表明：仿真计算与分析为监测10kV母线绝缘老化情况,有效预防母线绝缘老化引起的故障提供了依据。     

考虑粗糙表面接触的气体绝缘开关设备接头接触电阻数值计算与影响因素分析

气体绝缘开关设备回路存在大量插接式电气接点,其接触电阻的稳定性直接影响设备的安全稳定运行。基于粗糙表面弹塑性接触理论和有限单元法建立了梅花接头接触电阻数值计算模型。在有限元模型中加入抱紧弹簧与接头材料的弹塑性形变,通过结构场有限元分析获取由抱紧弹簧提供给触点上的接触压力,将计算得到的接触压力作为输入参数带入到基于Bahrami粗糙表面弹塑性机械接触模型中,并计算接头与导体之间的接触电阻。计算结果与110 k V原型气体绝缘母线回路的电阻测试结果基本一致,验证了计算模型的有效性。应用该模型分别分析了导体与接头的对接深度和对接角度对触点接触电阻的影响,计算结果表明:在接头装配公差允许范围内,对接角度变化对接触电阻的影响有限,导体对接深度不足是引起接触电阻异常的主要原因。     

用电磁场和流场模型计算GIS母线损耗发热

为深入研究GIS母线的损耗和发热问题,在综合考虑集肤效应、涡流损耗、电导率温度效应、气体流动、重力等多种因素影响的基础上,运用有限元方法,建立了GIS母线损耗发热的电磁场与流场求解模型。计算分析了该类母线的热源和温度分布规律,并与实测数据进行了比较。结果表明:GIS母线电流和损耗密度的分布都体现出集肤效应。当母线水平放置时,其导体与金属外壳的温度分布呈上高下低规律。对于水平放置的单相GIS母线,其温度分布左右对称,其内部环状空间气体对流作用较强,等温线呈弯曲的S型分布,同一圆周上温度分布并不均匀。而对于水平放置的三相GIS母线,其上方导体附近的气体等温线分布也呈现较为明显的S状弯曲,而位于下方导体周围的气体,其等温线扭曲程度相对较小。     

关于梅花触头的设计要领

介绍电接触设计过程中一些需要注意的事项，以弹簧箍紧、铣瓣触指组成的梅花触头为例，针对触指箍紧弹簧的位置；触指后端安装绝缘垫；铣瓣指内圆与独头外圆尺寸的差别以及铣瓣触指是否可以打乱使用等情况进行分析，提出降低触指接触电阻的办法。     

GIS的热计算（Ⅳ）

四,三相母线筒的发热计算,热源及计算方法(1)计算对象,图10示三相母筒结构的截面图其中,三相导体在外壳内作等腰三角形布置,C_1为两底角导体之间的距离(m);C 为底角导体至顶角导体之间的距离(m);导体中通过三相对称电流 I(A);环境可为户内及户外,户内时,室温为40℃。     

换流变阀侧套管表带触指接触电阻数值计算

换流变阀侧套管的载流连接结构由中心导杆、载流端子以及表带触指组成。为了研究单片表带触指接触电阻与其所受压力的关系，基于Greenwood和Williamson接触模型(G–W模型)推导出单片表带触指接触电阻与压力的关系式，引入表带触指受力偏转修正和接触区域表面轮廓修正，得到3种不同电极组合(紫铜–紫铜、紫铜镀银–紫铜镀银、铝合金镀银–铝合金镀银)下单片触指接触电阻与压力的关系。同时，开展试验验证触指的受力偏转现象，测量了不同电极组合下单片触指随压力变化的接触电阻。研究结果表明：接触电阻随压力增大而减小，当单片触指压力为5～9 N时，修正后计算值与试验值的相对误差在10%以内，验证了修正的准确性。该研究可为提高套管电连接可靠性提供参考。     

2015年第二季度:电源适配器产品质量国家监督抽查结果

<正>本次共抽查了江苏、浙江、福建、山东、广东、广西、重庆、四川等8个省、自治区、直辖市90家企业生产的90批次电源适配器产品,对信息技术设备及电信终端设备用电源适配器产品的电源接口、电击和能量危险的防护、接地导体及其连接的电阻、电气绝缘、爬电距离、电气间隙、导体的端接、机械强度、直插式设备、发热要求、接触电流和保护导体电流、抗电强度、异常工作和故障条件、电源端子和电信端口的     

弹簧触指的稳态温升仿真与实验研究

高压断路器触指部位的仿真是热分析中的关键问题。各类高压电器的触指部位在稳态工作状态下往往是最高温升点,却因结构复杂而难以实现准确仿真分析。笔者以弹簧触指为核心部件,外加其他必要结构所构成的弹簧触指导电回路为对象,通过对发热、传热二者作用规律的合理分析和建模,提出了一个适用于弹簧触指温升的仿真分析方法。根据所提出的方法,笔者对弹簧触指样品进行了交、直流各4组稳态温升仿真,通过仿真计算结果和实验数据的对比,验证了仿真方法的正确性,对高压电器设计及其他复杂触头结构的温度场仿真具有一定的参考意义。     

表带触指在高压电器中的应用

正表带触指是经特殊成型的弹性连接元件,已实际应用超过50年,是大电流、高插拔寿命和严苛工况应用的极佳选择。表带触指适用于高压电器的各种电连接,广泛应用于高压开关、断路器、套管及母线等。     

一起220 kV变电站126 kV GIS母线故障原因分析

针对某220 kV变电站126 kV GIS母线故障进行SF6气体分解,根据解体及试验结果分析事故原因,并制定相应措施。结果表明,126 kV GIS电流互感器导体与连接触座接触不良,导致发热拉弧,最终对地放电是本次故障的直接原因,触指弹簧质量问题为间接原因。为避免同类型故障再次发生,对GIS设备出厂、现场安装及运行维修等提出建议及措施。     

基于Comsol的离相封闭母线短路电动力的计算

为了避免母线短路过程中所产生的短路电动力使电气设备受到严重损坏,需要精确计算导体所受到的短路电动力。通过有限元软件Comsol对离相封闭母线的三相短路电动力进行详细计算,分析了最大短路电动力发生的时刻及其磁场分布,并与电动力的传统计算方法进行了比较,结果得知有限元法更接近母线导体的实际受力状况。