高压全膜电容器三维温度场数值计算分析

为了获得1.2倍额定电压、环温55°C运行工况下高压全膜电容器内部温度场分布,分析了高压全膜电容器内部结构,建立了高压全膜电容器三维温度场仿真模型,并基于ANSYS Fluent进行求解,得到高压全膜电容器整体温度场分布,仿真结果表明:电容器外壳由头部至尾部温度逐渐升高,外壳顶部温度高于底部,侧卧时心子最热点集中在心子尾段,立放时心子最热点集中在心子中段。     

滤波电容器心子中介质薄膜表面残余电荷对其振动影响的分析

高压直流输电换流站滤波电容器噪声问题日益凸显,亟须深入探索其内部振动规律,为提出更有效的减振降噪措施奠定基础。本文为了研究电容器心子内部介质薄膜表面残余电荷密度的大小,及其对电容器心子振动带来的影响,以静电探头和电荷反演为手段实测了电容器心子内部介质薄膜表面残余电荷量,计算分析了电荷随机分布下极板受力的概率统计规律。然后通过电场-机械力-振动耦合仿真了电容器心子表面振动加速度,并与实验结果对比验证了仿真结果的有效性。研究发现：电容器心子内部介质薄膜表面残余电荷密度主要分布在?10^?4~10^?4C/m²,当施加单频激励时,电容器心子受力以及振动频谱不仅包含了传统分析中认为存在的二倍频成分,也存在由残余电荷引起的与外施激励同频的分量,该分量加剧了电容器内部极板受力的不平衡。     

一种新的电容器电容控制方法研究

采用一种新的电容控制方法,就是采用聚丙烯膜的质量密度法测得的厚度作为电容设计的依据之一,然后通过对心子压装时施加一定压力,使电容得到有效控制。通过生产线对产品验证压力控制电容方法的有效性,以提升电容器心子制造水平。     

电力电容器心子振动建模方法研究

加载有基波和谐波电流的电力电容器产生的噪声是换流站内主要噪声污染源之一。由于电容器心子材料及结构的特殊性,导致其仿真模型建模难度大,目前尚未见成熟可用的电容器心子振动建模方法。本文对电容器心子振动机理进行了分析,对心子结构等效方法、心子串段机械物理特性及心子串段接触特性进行了研究;提出了一种心子串段材料属性数值解和等效虚拟接触介质材料属性的解析解求取方法;在此基础上,建立了心子振动仿真模型。最后,以某型号电容器为例,对提出的方法和建立的模型进行了应用验证。     

棒-板油纸复合绝缘的电场数值计算

换流变压器阀侧绕组端部属极不均匀场,承受交流电压、直流电压及极性反转等电压的作用。为此采用有限元仿真软件对棒-板油纸复合绝缘极不均匀场模型在不同参数情况时的直流场强分布、交流场强分布及极性反转场强分布进行了计算,绘制了绝缘油及绝缘纸板中最大场强与绝缘纸板厚度、纸板长度、棒直径等参数的关系曲线。棒-板油纸复合绝缘模型在交流电压及极性反转电压作用下的场强分布较为接近,但与直流电压下的场强分布有很大的不同。通过提高换流变压器阀侧绕组端部等效棒直径及油的电阻率,选择合理的油与纸空间相对位置及几何尺寸,可比较明显地提高换流变压器阀侧绕组绝缘特性。     

自愈式电力电容器三维温度场数值分析及影响因素研究

自愈式电容器具有无油、低噪声和储能密度高等优点,尤其适合于城市和清洁能源应用场合。为了获得自愈式电容器在运行情况下的温度场分布,在Fluent 15.0中建立了自愈式电力电容器承受400 V交流电压,环境温度为55°C情况下的温度场计算模型;采用有限体积法计算获得了其外壳和内部心子等的温度场分布并对计算结果进行了系统分析。计算结果表明:外壳最高温度在大侧面,大侧面温度高于小侧面。外壳和心子的平均温升分别为3°C和5°C左右,心子温度比外壳温度高2~3°C。分析了元件直径/数量和排布方式对电容器温升的影响并对元件直径和布置方式的选择提出了建议。该工作为自愈式电力电容器运行甚至电容器的优化提供了参考。     

三维有限元中提高由已知节点电位求场强计算精度的全域节点场强法EI北大核心CSCD

采用节点有限元方法求解节点位函数的精度较高,但基于节点位函数值在单元内求梯度计算场强的方法误差较大。为了提高由已知节点电位求解场强的计算精度,该文提出了一种全域求解节点场强的方法。该方法基于面矢量基函数,对电位的梯度方程进行离散,得到以全域场强为未知量,以节点电位为已知量的有限元方程。通过求解得到全域节点上的场强,充分利用了电位的整体分布信息,比在局部计算电位梯度获得场强的方法精度要高。在形成有限元方程过程中,对梯度项进行了转换处理,避免了求解电位梯度运算,直接利用节点电位值,从而完全克服了在局部区域计算电位梯度所带来的误差,有效提高了场强求解精度。所提方法不仅适用于静电场问题,也适用于其他已知场的标量位分布,求解矢量场强分布的问题。     

超级电容器内部静电场仿真及其影响因素分析

为了获得超级电容器内部电场分布,同时获得结构参数和材料属性对其内部场强的影响规律,在合理的简化和假设后在ANSYS中建立了超级电容器二维电场有限元仿真模型,获得电容器内部整体和局部场强集中处的场强分布,给出最大场强所在路径上的场强分布并对结果进行了理论分析。基于该模型对多孔电极孔型、介电常数、电解液结构参数和材料属性对电容器内部场强分布的影响规律进行了研究,获得了相关参数对电容器内部场强的影响规律。本文研究对超级电容器材料选型、结构优化具有一定参考价值。     

500kV复合绝缘子现场实测及提高运行可靠性研究

介绍了在运行线路上进行500 kV复合绝缘子沿面场强和电压分布实测的测量方法,分析了沿面场强和电位分布的特点,提出了提高500 kV复合绝缘子运行可靠性的措施,防止在今后运行中出现恶性事故,亦可作为线路设计和新产品制造、订货的参考。     

聚偏氟乙烯基金属化膜电容器自愈特性的研究

聚偏氟乙烯基聚合物是开发高储能密度金属化膜电容器的重要介质之一,而对其自愈特性的研究是提升储能特性的关键。通过对聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共混(PVDF/PMMA)薄膜与金属化膜电容器心子的耐压试验、自愈点形貌表征与自愈能量等效电路计算,与聚丙烯电容心子对比分析了电容器的击穿场强、自愈能量等特性。发现批量化制薄膜的击穿场强相比实验室制薄膜降低约21%;电容心子贯穿性击穿场强为薄膜击穿场强的54%,心子平均自愈面积大于同等容量聚丙烯心子。在此基础上建立了自愈过程等效电路模型,讨论了PVDF/PMMA电容心子自愈机理。     

超高压电力变压器绝缘计算

本文对SFP400000/500超高压电力变压器的绝缘进行了仿真计算.对主绝缘电场的计算应用有限元法,计算时将主绝缘电场场域划分为三个子区域,得出了各区域中的电位分布和电场强度分布,并计算了相关的绝缘裕度,找出了绝缘的薄弱环节.对纵绝缘电场,建立了绕组在雷电过电压下的电路模型,分别计算了高、低压绕组在全波和截波作用下的电位分布和梯度分布,确定了梯度最大的油道,并计算了相应油道在的全波和截波下的绝缘裕度,为变压器绝缘设计和改进提供了理论上的参考依据.     

真空中典型沿面绝缘结构的电场分析

在高电压作用下,由复合绝缘介质构成的沿面绝缘结构的耐电强度远低于其绝缘材料自身的击穿场强,这一现象与其电场的分布特点密切相关。笔者针对真空中平行平板、平面和棒-板电极系统等多种典型沿面绝缘结构的电场分布进行了仿真计算,探讨了电极-介质结合处的间隙、圆台形绝缘子的圆锥角角度、平面电极的高度以及绝缘子介电常数等因素对电场分布的影响。仿真结果表明,接触间隙的存在导致局部电场的加强和电场方向的变化,间隙宽度越大、高度越小,间隙处电场畸变越大;圆锥角越大,绝缘子的介电常数越大,场强畸变也越大。该分析结果有利于真空中沿面绝缘结构的设计。     

三峡右岸全空冷水轮发电机关键技术研究

介绍了三峡右岸全空气冷却水轮发电机的重要设计与制造技术。探讨了通风冷却系统设计和发电机温度场的计算,进行了通风模型的试验研究,并对发电机通风冷却进行了优化设计。在绝缘技术上,采用增大导线圆角半径等措施,提高了线棒角部电场的均匀性,采用薄型全固化新型玻璃丝带并一次成型的定子线棒槽部防晕结构及多胶模压体系制造的定子线棒,使主要电气性能指标和电老化寿命优异。机组运行结果表明,全空气冷却方式和独特的绝缘工艺等达到了设计要求,为三峡右岸水轮发电机研制提供了有益的指导。三峡右岸700 MW水轮发电机上应用的全空气冷却方式和独特的绝缘工艺等技术代表了700 MW 水轮发电机技术的发展趋势。     

极性反转时典型油纸复合绝缘的电场特性

极性反转是换流变压器一种特殊的工作状态,因极性反转时空间电荷的作用,绝缘油中会出现极高的危险场强。文中采用ANSYS10.0有限元仿真软件计算了极性反转时板-板、同轴、棒-板及换流变压器阀侧绕组端部局部模型等几种典型油纸复合绝缘电场的场强,绘制了绝缘油及绝缘纸板中最大场强与绝缘纸板厚度、油纸电导比、极性反转时间等参数的关系曲线。在板-板油纸复合绝缘中,增加绝缘纸板的厚度可以降低极性反转时油中及纸中场强。但在同轴油纸复合绝缘中,当绝缘厚度超过一定值后,纸中极性反转场强反而增加。在棒-板油纸复合绝缘中,极性反转场强与绝缘纸板的尺寸及位置关系具有较大的不确定性。延长极性反转时间可降低极性反转时的场强。极性反转场强随油纸电导比增加而增加,且存在饱和现象。     

110kV电流互感器电场分析与绝缘结构改进

根据110 kV电流互感器一次绕组为发卡形的设计结构,建立了基于Infolytica的三维电场仿真模型,对110 kV发卡形电流互感器的电位分布、电场强度以及绝缘结构进行了仿真计算、分析和研究,并根据研究结果改进了发卡形电流互感器的绝缘结构。     

基于改进电声脉冲测试系统的油纸绝缘混合体系空间电荷动态行为特性

目前国内外关于油纸绝缘介质空间电荷特性的研究全部基于油浸绝缘纸,且已有的电声脉冲测试系统无法实现对油隙与油浸纸组合而成的混合体系的空间电荷特性的测试。通过采用改进的电声脉冲测试系统首次对油隙与油浸纸板组合而成的混合体系的空间电荷动态行为特性进行研究,分析空间电荷积聚对油纸混合体系内部电场分布的影响。研究发现油纸绝缘界面处及油浸绝缘纸内部积聚的空间电荷和电场畸变程度与绝缘油和油浸纸板的电导率关系很大。由绝缘油劣化导致油纸绝缘系统的电导率提升更易引起油浸纸内部场强严重畸变,油浸纸内部最大场强约达到平均场强的2.5倍。而由油浸纸电导率增大引起的油纸绝缘系统的电导率提升减轻了油浸纸内部的电场畸变程度,但电荷快速迁移会导致介质热效应显著也易诱发击穿。消除绝缘结构界面引起的空间电荷积聚效应、限制空间电荷在绝缘介质内部的快速迁移或使电荷在介质内部分布更加均匀,从三方面出发将有助于抑制空间电荷的危害。     

户外真空断路器绝缘强度的分析

应用ANSYS软件分析计算了支柱式12kV户外真空断路器真空灭弧室外表面的电场强度,得出在不同填充材料、气泡和不同外绝缘材料时的电场强度及分布曲线;分析得出不同条件对真空灭弧室外表面电场强度的影响,用以提高户外真空断路器灭弧室外表面的绝缘性能。     

挤包绝缘高压直流电缆制造与应用中的径向梯度效应

挤包绝缘高压直流电缆在直流输电工程中应用广泛,但制造与应用中的梯度效应显著影响其直流电气性能.以500 kV交联聚乙烯直流电缆为研究对象,首先,通过仿真计算理想均匀绝缘电缆中的场强分布;然后,计算交联和脱气过程中绝缘层的温度分布,并对电缆绝缘切片取样,测量不同径向位置绝缘的相态结构和直流电气性能;最后,根据实测电导率对...     

基于有限元的模块化多电平换流器绝缘结构分析

模块化多电平柔性直流输电换流阀中分别采用了固体绝缘和空气绝缘结构,其中空气绝缘结构是比较薄弱的一个环节,实际运行或者试验中容易发生局部放电等绝缘故障.采用三维有限元电场计算方法,通过电场分布来分析模块化多电平柔性直流输电换流阀中空气绝缘结构.在换流阀空气绝缘结构分析中,分别对换流阀层间空气间隙中、换流阀外表面空气介质中以及阀厅中阀塔之间空气间隙中的电场进行计算.通过空气间隙中电场强度和电场分布情况来分析空气绝缘介质的绝缘强度,并指导换流阀绝缘结构的设计.     

换流变压器油纸绝缘复合电场击穿特性及其试验方法

为了查明换流变压器油纸绝缘在交流叠加直流电场下的击穿特性,利用交流、直流及交流叠加直流等复合电场,对油隙、浸油纸板和油纸复合绝缘进行了击穿试验研究。结果表明：油隙的击穿场强几乎不随交流电压分量变化;浸油纸板击穿场强随交流电压分量增加迅速下降;受浸油纸板击穿特性影响,油纸复合绝缘击穿场强随交流电压分量减小明显提高。说明油隙的击穿场强与交流电压分量基本无关,但浸油纸板的击穿场强受交流电压分量影响严重。依据试验结果,进一步对换流变压器交流和直流电压试验项目的有效性进行了讨论。经分析发现换流变压器主绝缘的油隙与浸油纸板在运行电压下出现的最高电压仍为交流叠加直流电压。交流和直流电压试验的电压幅值能够满足要求,但电压波形与承受的运行电压相差较大。认为交流电压试验考核油隙绝缘介电强度是有效的,而直流电压试验考核浸油纸板绝缘介电强度并不充分。