直流换流站阀厅内三维电场的分布式并行计算

直流换流站阀厅的三维电场计算对金具结构设计与厅内场强控制具有重要的指导作用。然而,由于阀厅内部设备多、结构复杂,其几何建模与数值仿真较为困难。为此基于ANSYS分布式并行计算平台,通过对ANSYS模型实体进行自动化相对编号,提出了模块化与独立化的建模方法,并使ANSYS模型的APDL(ANSYS参数化设计语言)代码具有重用性。基于该方法建立了直流换流站阀厅内部交流侧设备的模型。通过选择适合分布式并行计算的ANSYS求解器,计算出阀厅内部的三维电场分布。计算结果表明,在当前设计方案下,阀厅内部金具表面最大场强为27.51 kV/cm,以球-板电极起晕场强作为判据,阀厅内无起晕现象。该数据为换流站阀厅的设计规划提供了可靠支撑,具有重要的指导意义。     

±660kV直流换流站阀厅内金具表面电场数值求解

针对我国特有的±660kV的电压等级下的阀厅全模型的金具电场计算,采用静电场瞬时加载法,首先根据±660kV换流站阀厅换流变压器设备参数,通过MATLAB仿真得到阀厅内部主要设备在额定功率以及轻载功率下的电位波形,选取比较典型的16组数据进行数值求解,从而得到相应情况下阀厅内部场强最大值以及场强变化曲线。计算结果表明,...     

±500kV换流站四重阀阀厅金具电场计算与分析

对于阀厅全模型电场强度数值模拟,电位加载方式不同时,阀厅内部金具上的电场分布是不同的,因此有必要对典型相序时的电位、电场分布进行仿真分析。笔者根据阀厅设备电位波形特点,提出瞬时电位加载法进行电场计算,能够真实模拟阀厅内部电位各种频率分量的作用。相对于两重阀而言,四重阀阀塔周围金具连接结构复杂,电场计算难度较大。基于文中提出的方法,依据昭通±500 kV换流站阀厅四重阀真实模型,建立有限元仿真模型,通过计算得到了阀厅内部金具表面电场强度的最大值,为阀厅内部金具的电晕控制提供了依据。     

高压直流输电工程阀厅金具设计电流

高压直流输电工程中的阀厅金具通常需要根据阀厅的主设备型式和布置方案进行专题设计。阀厅金具中,阀塔金具和换流变压器Yy/Yd接线金具的载流关系较为复杂。若金具设计电流偏小导致金具局部过热,存在故障隐患;若金具设计电流裕度较大,部分软绞线容易碰撞且金具荷重较大。目前,仅有少数较低电压、较小电流的直流工程阀厅金具已实现国产化。同时,规划的直流工程额定电流越来越大,而金具外的均压罩大小往往受限,使得金具的预留空间较小。为此,根据阀厅主设备型式和典型布置分析布置图中各部分导线电流,同时结合各金具典型接线,分析金具各部分的设计电流。所做工作对后续直流工程阀厅金具载流优化设计具有较好的指导意义。     

±500 kV柔直换流站阀厅金具表面电场计算

为研究柔直传输系统阀厅金具电场分布情况,以张北+500 kV柔直电网工程丰宁换流站金具及配套设备为研究对象,构建了其三维模型.用直流偏置+正弦波模拟其运行电压情况,实现了阀厅整体电位和电场分布的高效计算,得到了各金具表面最大场强及分布位置,并将其最大场强控制在了2 kV/mm以内.该研究结果为土500 kV柔直换流站阀厅的规划设计提供了参考,对阀厅内部金具的抗晕结构优化具有一定的参考价值.     

高压直流输电工程阀厅金具设计电流

高压直流输电工程中的阀厅金具通常需要根据阀厅的主设备型式和布置方案进行专题设计。阀厅金具中,阀塔金具和换流变压器Yy/Yd接线金具的载流关系较为复杂。若金具设计电流偏小导致金具局部过热,存在故障隐患;若金具设计电流裕度较大,部分软绞线容易碰撞且金具荷重较大。目前,仅有少数较低电压、较小电流的直流工程阀厅金具已实现国产化。同时,规划的直流工程额定电流越来越大,而金具外的均压罩大小往往受限,使得金具的预留空间较小。为此,根据阀厅主设备型式和典型布置分析布置图中各部分导线电流,同时结合各金具典型接线,分析金具各部分的设计电流。所做工作对后续直流工程阀厅金具载流优化设计具有较好的指导意义。     

特高压输电工程高端阀厅气流组织模拟与分析

以新疆某±1 100 kV特高压直流输电工程高端阀厅为典型案例,利用Fluent软件对阀厅内上+下送风,中回风的气流组织形式进行预测仿真。通过对特征截面温度场和速度场的分析,验证了现有空调方案能够满足换流阀运行时的热环境要求,同时也直观反映出上、下同时送风会在阀厅中部出现漩涡,造成换流阀局部过热的现象。研究结果可为特高压换流阀此类的大体量电器元件室内热环境设计与优化提供借鉴。     

柔性直流换流阀厅全模型电场多极子边界元分析

柔性直流换流阀厅内设备众多、结构复杂、多种介质共存且环境封闭,造成阀厅全模型电场强度数值计算建模难度大、计算规模大、采用传统方法计算效率低.对称多极子曲面边界元法计算速度快、内存占用少,适合于求解大规模问题.分别对2种不同结构的±160 kV柔性直流换流阀厅建模,应用对称多极子曲面边界元法计算阀厅全模型电场,计算中节点...     

±500kV直流输电系统换流站阀厅内金具表面电场数值求解

对于阀厅全模型数值模拟,电位加载方式不同时,阀厅内部金具上的电场分布是不同的,因此有必要对典型相序时的电位、电场分布进行仿真分析;而目前,国内关于阀厅全场域数值求解的参考文献较少.为此,讨论了交流、直流加载方式下的区别以及静电场瞬时加载法在阀厅数值模拟中的应用.根据辽宁某±500 kv换流站阀厅换流变压器设备参数,通过...     

换流阀的通断对阀塔避雷器均压环表面电场的影响

为分析换流阀的通断对阀塔避雷器均压环的影响,采用静电场有限元数值方法,在阀厅整体模型中,对阀塔避雷器均压环表面的电场分布情况进行分析。首先基于12脉动整流电路的原理,分析了换流阀各阀组件在计算时的加载方式,然后结合仿真得到阀厅设备在额定功率和轻载运行时的电位波形。采用静电场瞬时加载法求解,得到各种运行工况下阀塔避雷器均压环场强分布云图和最大值分布规律。通过分析阀塔避雷器均压表面的最大场强与换流阀的导通截止状态发现,在当前设计方案及配置条件下,截止状态下的阀塔避雷器均压环最大场强较导通状态下偏高。这表明换流阀在截止时对周围均压环电场产生的影响较开通时影响更大,这为后续阀厅金具设计优化提供更切合实际、更为准确的计算思路,具有重要的指导意义。     

基于上流有限元法对高压直流输电线路下合成电场的研究

高压直流输电线路产生的地面合成电场和离子流密度是设计和建设输电线路时应考虑的2个主要电磁环境指标。为预测高压直流输电线路的电磁环境问题,基于上流有限元法开发了相应的分析预测软件。同轴圆柱结构的解析解和实验线路的测量数据验证了该方法的有效性。最后,分析了双极线路情况下线路高度、极间距和表面状况以及单极情况下风速对地面合成场强和离子流密度的影响,这些结果对设计高压直流输电线路具有一定的指导意义。     

用基于叠层元的h－p方式自适应有限元计算磁场问题（I）

对于磁场问题的自适应有限元计算，许多作者采用ｈ加密方式，近几年来，也有一些作者采用ｐ加密方式；关于ｈ－Ｐ加密方式，虽然在理论上早已肯定，却一直未在实际上真正实施。本文在作者关于叠层三角元结构的理论分析基础上，提出两种磁场有限元计算的简便易行且达到较高精度的ｈ－Ｐ方式自适应方案；并对几个具有解析解的典型问题，从精度和ＣＰＵ时间等方面对ｈ－Ｐ方式和ｈ方式进行了全面的比较。     

直流换流站阀厅内部场域电位和电场强度子模型法数值求解

阀厅内部电场强度控制是超/特高压直流输电线路建设中相对重要的环节,阀厅内部设备结构复杂,交直流混合,增大了设备表面场强的计算难度.为达到阀厅内部场强全模型求解精度,对建模过程、计算机求解能力均提出更高的要求,且数值模拟不易简化模型,必须全模型建模.利用CAD三维建模软件实现阀厅内部的精细建模,并利用16核高性能工作站平...     

特高压直流输电系统阀厅金具表面电场精细求解

特高压直流输电系统阀厅内部结构复杂,采用有限元(FEM)法模拟计算其内部电场时剖分困难。为此,结合某±800 k V特高压换流站阀厅的3维全模型,基于模块化与独立化的思想,提出了实体模型区域化网格剖分方法。该方法克服了复杂模型下网格剖分困难、对计算机硬件要求高的问题,剖分后可获得质量较高的网格。针对模型单元数较多的情况,选用不完全Cholesky分解预处理共轭梯度法(ICCG)求解复杂模型的有限元方程组。最后结合区域网格剖分与子模型技术,实现了阀厅内局部区域电场强度的准确计算。结果表明:将求解域尺寸设置为内部模型尺寸的1.3倍以上时,所得到的切割边界符合子模型计算要求,此时边界上的最大计算误差≤2%,子模型电场计算精度满足要求。     

基于有限元法的含固定微粒的GIS静电场分析

针对GIS生产及维修过程中可能存在的固定或自由微粒会使GIS正常运行时局部场强过高而导致耐压水平降低的问题,借助高准确度的ANSYS有限元法软件分别研究了固定微粒在靠近252 KV GIS绝缘子的高压导体上和接地外壳内侧时GIS的电场分布情况,发现两种情况下的电势等值线分布情况变化不大,但电场强度分布情况明显不同,计算结果对研究GIS内部微粒污染所致击穿电压降低及局部放电有一定意义。     

应用非重叠区域分解法的高压输电线周围电场计算

并行计算可降低时间复杂度,提高复杂计算问题的效率,有限元法存在高度的内在并行性,非常适合并行化方法的计算。因此介绍了适合并行计算的非重叠区域分解法、数据分配和数据通信的实现以及线性方程组的并行求解等。通过对二维问题进行有限元并行计算验证了该计算方法的正确性。建立了高压输电线路及其周围房屋的三维有限元模型,并对该模型划分了多个子区域通过机群来实行并行求解。结果表明,通过并行计算能精确地计算输电线路附近的房屋周围各点电场并提高计算效率;高压输电线路周围房屋对外界电场有屏蔽作用。     

电力电容器元件电场强度有限元分析

文中对电力电容器的元件结构进行了研究,将电容器元件的场强分布归纳为平行均匀电场区域、电极端部折边的平行区域、铝箔卷绕的起始部分及元件两侧的圆弧部分。对不同类型的场强分布情况根据需要借助三维建模软件SolidEdge进行二维和三维建模,采用Quick-Field有限元计算软件和Infolytica软件的ElecNet有限元软件分别对二维和三维模型进行计算分析,通过模拟计算得出了元件最大电场强度的数值和出现的位置,对最大场强出现的区域进行结构优化并重新计算,根据计算和分析的结果,提出电力电容器元件在生产过程中应注意的事项。     

应用数值解析结合法计算旋转电机磁场

采用数值解析结合法计算旋转电机的二维磁场,推导出计及电机极对数时的气隙磁场的解析表达式,并用矢量磁位相等的交界条件连接磁场的数值和解析方程。以一台永磁无刷电机的磁场计算为例,通过与有限元法的计算结果比较,验证了本文方法的正确性和有效性。     

基于有限元与有限体积法的直流输电线路合成电场计算方法

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强.为了准确计算地面合成电场,基于有限元和有限体积法提出一种计算直流输电线路合成电场的混合方法.为了验证该文算法的有效性,在实验室搭建了单极性、双极性导线以及分裂导线的实验模型,并进行了大量合成电场测试.同时,与已有算法的计算结果进行了对比.实验验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度.采用所提出的方法对±800kV直流输电线路的地面合成电场进行了预测.