基于等效热路和有限元分析的GIS温升研究

针对长期运行在大电流下的开关设备,其温升的考虑及试验是产品开发过程中的关键环节之一.由于GIS产品零部件多、空间结构复杂,理论计算无法体现温度分布,而有限元分析中,结合气流场的多物理场耦合计算,注重定性的理论分析,其涉及参数多,流体域分析占用资源大、计算不收敛等导致仿真结果不确定性大.文中以GIS中主要的发热设备母线及...     

温升试验室大电流试验系统的设计和研究

随着近年来电器技术和电力需求的不断发展,大电流检测能力瞬时可达40kA以上,长期可达4kA。为满足长远发展要求,开发一套能满足更大电流的试验装置迫在眉睫。基于此,本文研发了一套基于多磁路-调压器的大电流试验系统,该系统瞬时电流为120kA(单相,能够满足试验波形要求),长期电流为12kA(三相,能够满足稳流调节),满足开关电器特性试验以及温升试验的需要。经过实际验证,该系统达到了设计要求。     

基于Fluent软件的电力变压器温度场计算与分析

温升是设计变压器时需控制的一项重要性能参数,同时也是考核变压器寿命的一项关键性指标。因此,准确地计算出温升对变压器运行的可靠性及生产成本的经济性都有重要的作用。笔者应用Fluent软件计算了自然油循环电力变压器的温度场,将仿真结果与解析结果进行了对比,在此基础上分析了水平油道高度、导向区数、发热中心与散热中心高度之比、负载系数对绕组平均温升和热点温升的影响,并给出了在设计时应综合考虑导向区数和安装散热器时在条件允许的情况下应尽可能的安装在比较高的位置以降低绕组的热点温升与平均温升的结论。     

基于有限元软件COMSOL的电磁环境仿真研究

为了保障输电线路附近居民的安全,线路电磁环境分析至关重要。本文依托2016年国家电网公司设计竞赛工程,采用有限元软件COMSOL,通过对输电线路的电场、磁场及其标准限值进行分析,简化模型后,对依托项目场地原有线路、新建线路、两线路叠加时分别对周边环境下进行电磁场仿真分析,得到三种线路不同情况下是否在线路正下方及距离正下方一定距离处限制居民活动,以及建筑物距离线路水平距离需要满足的要求的结果。     

大电流框架式断路器的小型化设计

三菱电机以AE3200-SS框架式断路器为母体开发了额定电流4000 A的小型化框架式断路器AE4000-SSA.介绍该断路器解决在大电流下的温升问题的方案和实现小型化轻量化的设计.     

电缆温度场的有限元分析

针对地下电缆结构和敷设过程中影响地下电缆输送能力的问题,应采取有效的方法对电缆的载流量和温度场进行准确分析计算.根据传热学原理,提出用有限元方法分析给定电缆负荷载流量和地下电缆温度场分布较为适宜.将该方法与IEC标准进行对比,完全符合要求.     

大电流开关柜温升及其影响因素的建模仿真研究北大核心CSCD

随着中国电网容量的不断增大,用于输配电的开关柜数量也大大增加,这就对开关柜小型化和安全性能提出了更高的要求,而小型化的趋势使温升问题日益严重,加大了对安全性保障的难度。文中针对中压大电流开关柜的温升问题在SolidWorks和Ansys Workbench平台上进行了建模仿真研究。首先,基于电磁场理论,通过基于表面深度划分网格的方式进行了开关柜的涡流场仿真,分析了各个部分的损耗,研究了涡流损耗对总损耗的影响。随后运用单向耦合的方法进行了开关柜温度场的仿真,研究表明真空灭弧室触头中触头片部分是温升最严重的部分。最后结合涡流场与温度场仿真结果,进一步对开关柜在热源和散热两方面进行比较研究,结果表明将壳体材料改成不锈钢、触头片材料改为无氧铜(从发热的角度)、触头结构改为螺旋槽形橫磁触头、开关柜改善通风散热条件对开关柜的温升的降低具有明显的作用,仿真结果得到了实验验证。     

基于有限元分析的GIS母线筒温度场分布研究

利用ANSYS/EMAG软件对建立的某110 kV室内GIS开关变电站直筒型和T型结构的GIS母线筒三维实体模型进行分析。分别得到在对称、不对称三相电流情况下GIS母线筒内磁场强度分布及母线筒外壳感应电流密度分布,并对其电能损耗进行了定量计算。利用ANSYS中FLUID142单元对其母线筒内流场、温度场进行了数值仿真计算。通过求解计算给出了GIS母线筒内母线导体温度分布情况、母线筒壳体温度分布情况以及内部SF6气体流场分布情况。为验证温度场计算结果的准确性,测量了GIS母线筒在不同运行工况下母线筒温度场分布情并与仿真结果进行比较。     

大电流条件下真空接触器温升特性的试验测量与仿真分析

搭建适用于大电流条件下的真空接触器温升特性测量试验平台,测量并分析了真空接触器在不同电流等级下的温升特性。通过试验测量的真空接触器指定位置的温升时变曲线,讨论不同电流下真空接触器温升规律及过负载能力。利用COMSOL Multiphysics软件建立真空接触器触头及导电回路的简化三维电-热耦合分析模型,考虑了空气自然对流对散热的影响,对800～2 500A电流条件下温升过程进行数值仿真计算,获得了真空接触器温度、焦耳发热功率分布等参数,并与试验数据进行比较,结果表明二者能较好吻合,验证了仿真模型的有效性。该研究可为大容量真空接触器的热设计提供一定参考。     

基于PLC的低压大电流温升在线测试系统

针对传统低压电器温升试验设备的不足,设计了基于多磁路变压器和调压器结合的主回路和基于PLC控制的控制系统。详细给出了软硬件实施方案,并就系统中关键点做了深入的介绍。该系统被成功的应用在母线槽的温升试验中,试验结果表明,其具有速度快、精度高、自动化程度高等特点。     

基于COMSOL的母线板多物理场耦合仿真分析

随着电力工业的快速发展,母线作为汇集、分配和传送电能的装置,广泛应用于各电工领域,但由于其流过电流较大,其温升发热问题不容忽视,该问题涉及到电磁场、温度场、流场及位移场等多物理场的综合应用。为了更好地研究其发热散热问题,采用COMSOL Multiphysics多物理场直接耦合分析软件,基于有限元理论,在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上,对母线板进行三维建模,分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析,电—热—流耦合场分析,研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小,最后加入层流,分析在考虑气流冷却效应时母线板的散热情况,并对仿真结果进行研究分析。     

基于有限元方法的电缆变压器绕组的热路模型研究

对一个电缆变压器的绕组,通过求解有限元方程,得到其温度场和热气流场的分布。在此基础上,建立其分布参数的热路模型。利用该模型经修正后求解了不同负载条件下绕组的温度分布,并将有限元法计算值和实测值进行了比较,证明了模型的正确性。这种方法为研究该类变压器的温度特性提供了方便。     

基于有限元分析的开关柜温度场研究与优化

12 kV大电流开关柜广泛用于配电网中,一般采取强迫对流的方式进行散热。文中基于有限元仿真技术和温升试验研究了开关柜在强迫对流条件下的散热过程,分析了开关柜的散热能力。通过对开关柜三维建模、热源计算和边界条件设立仿真模型,分析了开关柜温升和气流场分布情况,在降低成本和改善散热通道的基础上对开关柜进行了散热优化设计,并通过温升试验进行验证。研究结果表明:将电缆室横流风机鼓风换为等风量的轴流风机鼓风后,通过优化散热通道,开关柜温升符合国标温升要求,降低了开关柜的成本。     

基于有限元分析的水下脐带电缆电场与温度场特性

为解决具有复杂结构单元的水下采油生产用脐带缆无法利用传统解析方法确定绝缘厚度和载流量的问题,采用有限元法计算、分析了脐带缆端面的电场与温度场分布。通过对不同绝缘材料、绝缘厚度与结构形式的脐带缆模型进行对比研究,给出了利用ANSYS软件优化确定脐带缆载流量的方法。研究结果表明,脐带缆中电缆单元的相对位置对电场分布影响很小,而电场主要集中在电缆单元内部导体的相线间;电场分析得出交联聚乙烯绝缘的临界厚度为0.25 mm;不同脐带缆结构中,中心钢管结构脐带缆的载流量可达近60 A,散热性能优于中心电缆结构脐带缆;此外,分别采用交联聚乙烯与乙丙橡胶绝缘的2类脐带缆的最高场强与载流量差异并不明显。综上,有限元方法可以用来确定脐带缆绝缘厚度与额定载流量。     

基于大电流下温升试验的实施方法研究

温升试验是电力设备的一项重要考核指标。文中通过多次具体试验,总结了在30 k A电流以上的大电流下实施单相温升试验过程中出现的问题及应对措施;通过多次的模拟研究,合理的构建相应的温升试验电流回路,同时考虑到该产品在此电流下的常规工况,简介了冷却装置的使用选型;为了在大电流下对产品性能进行准确的判定,针对试验过程中的数据测量系统进行了详细的校准与核查,并对试验得出的数据进行了处理分析,研究了数据采集过程中可能引起的误差来源,进行了不确定度的分析,以便更真实可靠地反映试验结果。通过研究并解决该试验过程中存在的诸多问题,给相关检测单位及生产厂家提供了一定的借鉴,对今后大电流温升试验的实施提供了有益的指导。     

基于零磁通原理的小电流传感器设计

为满足电力系统绝缘在线监测需求,设计制作了一种基于零磁通原理的精密小电流传感器.该传感器通过重新设计传感器结构,进行硬件"零磁通"补偿,同时用动态平衡电子电路对其进行动态补偿,达到近似"零磁通"的效果.实际测试表明:该小电流传感器具有高精度(角差、比差分别在1.5'、千分之一以内)、高稳定度、调整性好,抗干扰能力强的优...     

高温环境下不同电流载荷对电缆绝缘寿命影响的评估

在一些特定的环境中,电缆正常运行时会遇到环境温度升高,或者需要在较高的环境温度下长期运行,这会使电缆运行温度升高,加速绝缘的老化,使电缆绝缘使用寿命变短。分别从理论计算和设计一个相对真实的模拟试验来对高温环境下不同电流载荷造成的影响进行评估,结果可以为类似的工况提供参考。     

基于ANSYS的GIS隔离开关短路事故分析

笔者基于一起真实的GIS短路事故,对隔离开关动静触头不对中造成的屏蔽罩变形和弹簧断裂作了认真分析,并采用ANSYS软件对屏蔽罩变形情况进行了电场仿真计算。分析发现GIS内部绝缘强度对电场畸变非常敏感,任何外界因素改变GIS内部的电场均匀性,都会造成电场强度超过允许值,造成内部绝缘击穿。     

基于电磁场—流场—温度场耦合分析的电缆支架温升计算及实验验证

随着大长度大截面的电力电缆在隧道的普及,电缆支架因涡流损耗造成的线损、以及发热产生温升形变等问题也日益严重。文中采用有限元数值计算方法,以110 kV单相电缆及其钢支架为研究对象,进行了电磁场—流场—温度场耦合计算。将电磁场计算得到的涡流损耗作为温度场计算的热源载荷,同时考虑空气自然对流的散热方式,从而计算出电缆支架的温度分布。最后进行电缆支架温升实验,将仿真得到数据和实验数据进行对比,验证电缆支架温升计算的准确性和有效性。     

300MW汽轮机中压缸胀差大的原因分析

本文就造成三缸双排汽机组中压缸胀差大的各方面因素进行了较详细的分析与探讨，并结合本厂机组的运行实践及改进措施取得的效果，提出了一些具体的实施方法。