高压大截面电缆和金具短路电动力的电磁——结构耦合有限元分析

高压大截面电缆运行电流大,发生短路故障时产生的短路电动力大大高于普通电缆,更容易造成缆体和固定金具的损伤,威胁输配电安全。为了分析高压大截面电缆短路电动力对缆体和金具的影响,文中建立了330 kV高压大截面品型垂直蛇形敷设电缆的电磁—结构耦合有限元模型,使用Maxwell瞬态电磁场分析法计算出电缆的短路电动力体密度分布;采用顺序耦合法将电动力体密度耦合至结构场计算出电缆金具的应力分布;对缆体磁场分布、受力时变特性及金具的应力分布进行了分析。结果表明,缆体短路电动力的幅值随时间周期性衰减,夹具上表面和螺栓处、电缆支架远端和螺孔等部位在短路电动力下应力最大,具有最大受损风险。     

回路间距对电力电缆短路电动力的影响分析

为有效降低短路电动力对电缆和金具的损害，科学合理地确定电缆的回路间距，本文采用电磁耦合有限元法对高压大截面电缆短路电动力进行了数值计算和分析。建立了单、双回路下水平敷设和品型敷设的电缆三相短路电磁耦合有限元模型，计算并分析了短路电动力在时间和空间上的变化；分析得到了双回路水平和品型敷设下三相短路电动力最大值随回路间距变化的方程。结果表明，双回路短路电动力与回路间距满足特定函数关系，且存在一个电动力变化斜率的拐点，可根据该拐点确定回路间距。本文研究可为电缆短路电动力理论研究和工程设计施工提供理论和技术支撑。     

基于ANSYS的高压大截面电缆金具短路电动力和机械应力分析

采用暂态短路电流计算方法和有限元法,分析了高压大截面电缆短路电动力的计算过程,推导出高压大截面电缆金具短路电动力的计算公式,同时考虑电缆蛇形敷设因素、导体外层介质缓冲作用及电缆位移偏转量,引入短路电动力工频分量(50 Hz)修正系数K1和两倍工频分量(100 Hz)修正系数K2对作用在电缆金具上的短路电动力进行修正。基于ANSYS建立电缆金具系统三维有限元计算模型,分别研究电缆敷设跨距和相间距对金具应力场的影响,并对双桥子-桃乡220 k V电缆段进行计算。由计算结果可知,在螺杆中点处产生的应力最大,即该位置最易变形或拉裂,对于220 k V电缆工程中"一"字形排列形式,电缆敷设跨距和相间距分别应满足l≤2.7 m,0.28 m≤a≤0.30 m。     

电力10kV系统短路电流增大带来的影响

0引言 随着电网容量的增加,电网系统阻抗的减小,特别是110kV变电站大容量变压器的使用以及多台变压器的并列运用,导致了10kV系统短路电流的增大.大的短路电流产生的热效应和电动力对10kV一次设备将造成巨大的破坏,同时对二次保护也将造成一定的影响,二次保护的不正常动作将进一步增大短路时的热效应,导致一次设备毁坏.     

沿钢板表面敷设电缆电动力的计算

研究了沿钢板表面敷设的电力电缆的电动力的计算问题。通过详细分析钢板对电缆周围空间磁场的作用,阐明了计算在这种情况下敷设的电缆电动力的一般方法。获得了无限长、圆形横截面的电缆的电动力的单重级数式解析解。讨论了电缆距离钢板的高度等参数对电动力的影响。利用该解析计算公式,计算了一直流供电系统中当某处发生短路故障时的每根电缆的电动力,为电缆束的固定提供了理论依据。并且从更易于电缆束固定的角度出发,对原来的电缆布置方案作了适当的调整,为优化电缆的敷设方案提供了参考依据。     

电力变压器绕组变形的种类及分析判断

正电力变压器是供电系统中最主要的设备之一,它的正常与否将直接影响供电的安全。由于电网系统的容量增大,当变压器的出口端发生短路时,短路电流非常大,线圈之间的电动力将会破坏变压器线     

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。     

倾斜悬吊式铝管母线的位移拉力计算在工程中的应用

一、前言倾斜悬吊式铝管母线系一种新型的母线形式,它具有通流能力强,电晕无线电干扰小,金具简单等许多优点。与支持式铝管母线比较,避免了棒型支柱绝缘子抗震性能差的缺点。另一方面,由于系统短路容量增大、使用大抗弯强度的棒型支柱绝缘子来抵抗短路电动力,将使工程造价上升。因此,我院设计的     

提高110 kV变压器抗短路能力之初探

通过对变压器短路电动力作用情况的分析,介绍了从电磁计算、结构设计和制造工艺等方面提高变压器抗短路能力的措施和方法.     

油浸式变压器漏磁场及绕组短路振动分析

变压器是保障电网安全可靠运行的关键电磁设备，而短路电流引起的电动力和振动对变压器具有巨大的潜在危害。本文作者针对一台三相双绕组油浸式变压器，基于COMSOL软件计算了漏磁场分布以及绕组短路电动力；构建了高压绕组“质量块-弹簧-阻尼”模型，并采用Newmark-β法对绕组振动进行了计算。研究结果表明，高压绕组在高度1/4和3/4处的轴向振动最为剧烈，此位置是高压绕组发生短路时最容易受到损坏的位置，设计时应加强机械强度。     

直流电缆上交流分量的计算及其屏蔽

交直流电缆并行敷设时,交流电缆会在直流电缆上产生感应电动势,进而产生工频电流分量.为此,针对上海柔性直流输电工程中可能的几种敷设方式下,对交流电缆在直流电缆上的感应电动势进行了计算,并且实测了不同接地方式下直流电缆金属屏蔽层对交流分量的屏蔽系数.计算结果表明,不同的敷设方式下交流电缆在直流电缆上产生的纵向感应电动势不同,三相交流电缆对直流电缆电磁耦合距离的不同是产生纵向感应电动势的根本原因;计算结果还发现在三相交流电缆与直流电缆耦合距离越远,所产生的纵向感应电动势越小;在4种敷设方式下,耦合距离超过2m后纵向感应电动势趋近于0.最后,还给出了实际工程中考虑屏蔽效应的直流电缆上感应电动势的计算方法,并且提出了屏蔽直流电缆上交流分量的方法.     

永磁往复式发电机的磁场参数计算

为准确计算永磁往复式发电机运行时的电磁参数,基于二维有限元法,在考虑端部效应的情况下,建立了发电机的静态磁场数学模型,给出了在静态场下计算发电机运行一周期内电磁参数的方法,并计算了发电机的空载电势、同步电抗以及空载和负载电磁力。仿真及实验结果表明,该方法计算得到的数据与实测数据相比误差较小,避免了瞬态分析运算时间长的问题。     

一种初级永磁型直线电动机的推力特性

针对应用于电磁弹射中直线感应电机推力密度和功率因数均较低的问题,提出一种应用于电磁弹射的初级永磁直线电机。给出了电机的结构和工作原理,采用二维有限元方法对电机的静态特性进行分析,给出了电机的磁链、反电动势和电感特性。在静态特性基础之上,通过能量法对电机推力特性进行推导。采用瞬态二维有限元方法对推力特性和电磁弹射的加速过程进行仿真分析,通过试验验证有限元仿真的正确性。仿真和试验结果表明,该电机具有小的定位力、较小的推力波动和简单的控制策略,在电磁弹射系统应用中具有很好的前景。     

新型轴向分段式外永磁转子爪极电机研究

在对轴向分段式外永磁转子爪极电机的结构特点以及运行机理进行分析的基础上,建立了其等效磁路模型和电路模型,并编写了该种电机的电磁设计仿真程序,对该种电机的运行情况进行深入研究;为了准确得到电机的各种参数,对该种电机进行了三维电磁场分析,运用有限元工具软件分析了它的磁通密度分布及空载反电动势的情况;并提出一种场路耦合仿真方法实现了对该种电机及其控制系统的整体运行情况的仿真;最后在理论研究的基础上提出了该特种电机的设计特点和设计方法,并研制了一台12极实验样机;通过样机实验结果与理论分析的对比,验证了理论工作的正确性和可行性,为深入研究该种爪极电机奠定了基础。     

电压型螺线管式脱扣器的设计与有限元分析

针对某一电压型螺线管式脱扣器的结构,从理论磁路分析及静态、瞬态有限元仿真两个方面进行脱扣器电磁力的计算.结果表明,采用有限元分析方法模拟漏磁对电磁力的影响,能得到更加准确的分析结果,并能得到更多对设计有改进的结果输出.     

变电站瞬态电磁场耦合二次电缆数值方法研究

提出瞬态电磁场耦合细线问题的三维时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)数值方法的一种改进模型。基于电磁散射理论推导出有限长直细导线终端以及拐角附近的电磁场分量的离散方程。利用改进模型计算电磁脉冲激励下双导体传输线终端负载上的电流电压响应,并进行实验验证。结果表明计算结果与实验结果吻合较好,说明改进的三维FDTD数值模型对研究瞬态场线感应问题是有效的,可用于变电站瞬态电磁场对二次电缆干扰问题的研究。     

控制与保护开关电磁系统动态仿真研究

对加了节能装置的控制与保护开关(CPS)电磁系统动态仿真方法进行了研究。针对电磁系统的耦合电压平衡和达朗贝尔机械运动特征微分方程,利用Ansys软件包,采用有限元模型,进行了动铁心动态吸力和磁链的仿真;利用Matlab软件构建CPS电磁系统的机械模型,通过二元二次插值算法和四阶Runge-Kutta法,模拟动铁心的动态运动过程,获得了吸合过程中的电流、吸力、磁链等一系列物理量。为CPS电磁系统性能改进及实际产品优化设计提供了仿真环境下的理论支持。     

接触器用交流电磁铁三维磁场分析和静特性优化

用ANSYS软件分析了接触器用双E型交流电磁铁三维工频磁场 ,根据交流电磁吸力平均值的直流等效原理 ,分两步计算了衔铁吸力 ,利用ANSYS优化设计方法对铁心厚度进行了优化。讨论了动静触头初始接触处的电磁铁静特性配合问题     

空心电抗器在瞬变中的电动力计算

空心电抗器在瞬变过程中会流过较大的电流,导致电动力剧增,甚至使电抗器发生故障.因此,有必要计算空心电抗器在瞬变过程中承受的电动力.考虑了空心电抗器空载合闸.首先对空心电抗器空载合闸后流过空心电抗器的瞬态电流进行了分析,瞬态电流由稳态分量和按指数规律衰减的暂态分量组成,稳态电流是电抗器的额定运行分量,而暂态电流的衰减则由回路时间常数决定.文中给出了一个干式空心电抗器的计算模型,对其进行瞬态磁场-电路耦合计算,得到空心电抗器中的瞬态电流和各个部位的瞬态电动力分布.