柔性直流输电换流阀阀塔电场分布与结构设计研究

为研究高压柔性直流输电换流阀阀塔不同结构设计时表面电场分布情况,采用有限元ANSYS对换流阀阀塔静电场进行仿真计算。首先分析了顶部均压环在不同管径下的电场分布情况,各管径下顶部均压环电场分布近似,顶部均压环拐角内侧可不添加小型均压环。然后研究了板状屏蔽罩与管状屏蔽罩的电场分布,两种屏蔽系统下对阀塔均有良好的屏蔽能力,板状屏蔽系统略好于管状屏蔽系统。最后分析了阀塔底部法兰电场分布,该分布主要集中在其相连接斜拉绝缘子鼓包处。该研究为后续高压柔性直流输电换流阀阀塔设计提供了准确的设计思路及详细的参考方向。     

柔性直流换流阀功率模块绝缘试验下的电场仿真分析

为提高柔性直流换流阀功率模块绝缘设计的可靠性,实现其优化设计,文中主要针对功率模块绝缘试验的实施方法进行研究,提出了一种柔性直流换流阀功率模块电场仿真分析方法。通过对功率模块的工作原理进行分析,建立了功率模块计算模型。进而根据柔性直流换流阀功率模块绝缘试验及电场仿真计算方法,设定相应的边界条件,采用ElecNet电场仿真软件分析了绝缘试验电压下功率模块内部电场的分布特性,最终得到其内部出现较大场强的位置以及对应的最大场强值。对比绝缘试验结果,验证了该电场仿真分析方法的有效性和正确性。文中证明了该方法可为功率模块安全可靠地通过绝缘试验提供保证,从而减小设计周期、节省研发成本。     

基于有限元法的换流阀水路系统电场分析

在高压直流输电工程中,换流站阀塔内冷水系统会出现漏水故障,严重影响特高压直流输电的稳定性。针对该类漏水故障问题,从阀塔内冷水回路场强因素考虑,采用有限元仿真和实验的方法,搭建了仿真所需的阀塔内冷水回路三维模型和水路局部模型,根据阀塔运行条件对内冷水系统作了电场仿真分析,同时设计了验证实验进行探究。仿真结果表明,内冷水系统回路的冷却水管表面场强部分大于空气击穿场强,等电位线会影响冷却水管周围电场。实验证实在一定条件下等电位线与冷却水管间会有明显放电现象,研究内容为阀塔漏水事故原因分析提供了参考依据。     

雨雾天气对导线电晕放电的影响分析

分析了雨雾天气高压输电导线上悬挂的水滴受电场力形变过程,对水滴引起的电场畸变进行了动态数值计算。计算结果表明：水滴受到重力和电场力的作用被拉长而曲率半径变小,最大场强值变大。解释了雨雾天气输电线路电晕放电变得强烈的原因。     

介质阻挡电晕放电特性的测量与仿真

通过实验和分析Lissajous图形,研究了线管结构的介质阻挡电晕放电,给出了放电功率及等效电容值,采用PSPICE软件对放电等效电路仿真,分析并比较了实测电流和仿真波形。研究表明,随外施电压上升,放电分别出现电晕放电以及稳定阻挡放电,放电功率密度可达数百mW/cm3。     

超高压直流换流变压器阀侧引出线电场的数值分析

建立了阀侧绕组引出线和阀侧套管引出线交直流电场计算模型,对绝缘设计中的交流电场、直流电场和直流极性反转电场进行了数值计算与分析,并得到了交直流电场的分布规律。     

±800kV换流变压器阀侧绕组屏线电场的计算分析

对±800kV换流变压器阀侧绕组屏线在交直流及冲击试验电压下的电场进行了计算分析。     

电晕放电中光谱特性的分析及实验程序设计

为了解电晕放电中光的光谱特性和通过光辐射光谱的测量分析电晕放电的规律,介绍了利用光栅单色仪、锁相放大器等设备检测交流电晕放电光谱特性的实现方法和软件设计并分析了光谱特性。所测光谱范围190.0～900.0nm,光谱峰值波长集中在200.0～400.0nm,主要有297.9、316.8、338.0、367.8、380.0nm等,属紫外光谱,分析得出特征波长上光谱峰值的大小可作为判断电晕放电强度的参考量,工程上可利用200.0～320.0nm波段内紫外光避开日光紫外线对电晕放电紫外线的干扰。     

海拔对导线交流电晕可听噪声影响的电晕笼试验结果与分析

我国高压输电线路面临着高海拔特殊问题,利用可移动式电晕笼系统在4个不同海拔对3种导线进行了交流电晕可听噪声试验研究,得出了可听噪声海拔修正的初步结果。试验结果表明,如果按线性关系修正,得到的海拔修正系数为3.2dB/1000m,与国外3.33dB/1000m的修正系数非常吻合。然而,研究表明,海拔对导线交流可听噪声的影响不是线性的,由海拔较高地区试验数据对比得到的可听噪声海拔修正系数要小于由海拔较低地区对比得到的海拔修正系数;通过分析测试结果得出了粗略的海拔修正系数与海拔的关系。最后,推荐了一种高海拔输电线路可听噪声海拔修正方法,适用范围扩展至海拔3000m以上地区,供今后我国高海拔实际工程参考。     

直流电晕放电作用下Kapton型聚酰亚胺裂解机理的ReaxFF分子动力学仿真

空气中电晕放电将产生具有活性的离子,可导致电介质的高分子主链C—C键断裂,逐渐丧失其绝缘性能。Kapton型聚酰亚胺薄膜被广泛应用于直流特高压设备的气固绝缘中,其在电晕作用下的电气性能将直接影响到设备以及特高压电力系统的安全运行。为此利用ReaxFF反应分子动力学方法,针对直流电晕产生的主要活性离子(O₃–、HO–、H₃O+、NO+)的冲击作用,计算了Kapton的裂解化学反应过程,并分析了直流电晕极性效应的影响。结果表明:在活性离子基团的入射冲击作用下,聚酰亚胺与活性离子接触后发生能量转移,并与相应的活性基团发生化学反应,造成聚酰亚胺主链裂解,释出气态小分子产物(主要是CO和H₂O)。针对不同极性电晕作用的仿真表明,正极性直流电晕对聚酰亚胺的侵蚀作用更加明显,这与已有的实验结果相符。最后通过仿真研究,阐释了电晕放电造成聚酰亚胺绝缘失效的微观作用机理。     

直流换流阀单元模块蒸发冷却系统的仿真分析与试验

对直流换流阀的发热问题和目前主流的水冷技术存在的缺陷进行研究,提出采用蒸发冷却技术用于直流换流阀单元模块的冷却。针对由5英寸晶闸管集成的直流换流阀单元模块,设计包含贴壁式蒸发器、集气管、回液管和冷凝器等组成的蒸发冷却系统。建立单元模块蒸发冷却的仿真分析模型,得到不同功率工况下晶闸管表面的温度分布情况。试验数据与仿真结果误差在8%以内,验证了计算和试验的准确性。研究表明,蒸发冷却技术的应用使得晶闸管的温度分布更加均匀,冷却余量增大,可保障直流换流阀单元模块的载流能力,这将为直流换流站采用蒸发冷却系统提供分析和设计依据。     

晶闸管换流阀饱和电抗器磁饱和特性的仿真分析

应用电磁场有限元仿真工具,建立了阀饱和电抗器的静磁场模型和场-路耦合模型,计算了饱和电抗器的有效电感和电压时间面积,并对其中的铁芯磁饱和特性进行了仿真分析。     

4500A晶闸管换流阀局部放电问题的分析与处理

首次采用6英寸晶闸管的KGWF-4500/167全新晶闸管,其换流阀绝缘型式非常重要。针对型式试验中局部放电值超标问题,笔者通过采用紫外成像仪探测发生放电的区域,对放电区域进行研究分析,假设放电位置并验证假设的方法,最终判定:局部放电发生在下方水管与铝支架之间,它们之间的空气间隙距离小是导致局部放电超标的根本原因。随后又分析换流阀内绝缘,找一个最小空气间隙安全距离估值,并在现场采取措施验证估值。最小空气间隙距离得到验证后,再设计30%的安全余量,重新设计绝缘支撑板,从根本上解决局部放电超标问题,用于实际工程西北-华中联网背靠背灵宝扩建工程之中。文中介绍了一种发现问题、分析问题、解决问题的快速有效方法,适用于处理实际工程换流阀型式试验过程中出现的问题。     

光学电场传感器的仿真与实验研究

传统电场传感器中的金属设备会对被测电场产生影响,导致测量精度下降,为此设计出光学电场传感器。本文在有限元分析软件Comsol中使用晶体微元建立了Pockels效应的模型,从微观的角度阐述Pockels效应,得到了仿真结果,并搭建了实验平台,实验晶体在频率50Hz、电场强度0~8×10~5V/m条件下进行测试,验证了仿真结果,输出与输入有良好的线性关系。本文所进行的研究可为以后光学传感技术的发展提供基础。     

一体化1100kV GIS绝缘试验平台的设计与仿真分析

为满足对1100kV特高压气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的绝缘试验装置越来越高的要求,解决传统散装式试验装置效率低、自动化程度低、配合需求量大问题,提出了一种一体化的特高压绝缘试验平台的设计方案。首先介绍了试验平台的机械与电器部分的功能及其实现方式,提出了SF6电抗器内部集成电容分压屏的设计方案,再通过仿真对场强集中之处的部件与电容分压屏的设计给出了优化建议。设计与仿真结果表明,该试验平台可满足1100 kV特高压GIS设备的绝缘试验与电压测量的要求,且具有占地面积小、使用方便快捷、可减少人力与配合需求的优势,为未来特高压绝缘试验设备提供了新设计方案。     

复合绝缘子护套破损的电场分布仿真分析

复合绝缘子是目前输电线路使用量最多的一类绝缘子,研究其存在表面缺陷时的电场分布特性具有重要意义。建立起护套完好状态、不同破损位置及程度时的电场仿真模型,计算可知:绝缘子串高压端护套发生破损时,破损边缘的表面电场强度相比周围明显增大,沿面电场曲线在相应位置会上升;护套破损得越严重,对表面场强和沿面场强的影响越大。     

刀闸拉合对柔性直流换流阀电磁干扰的仿真研究

为探究刀闸拉合对柔性直流换流阀的电磁干扰特性,针对刀闸拉合对柔直换流阀辐射电磁干扰试验,通过分析电磁干扰原理,在CST仿真软件中建立了仿真模型.基于TLM场路耦合计算方法开展了仿真计算,得出了电磁干扰试验中阀塔内各位置的辐射电磁干扰水平,探究了阀塔内不同高度位置的电磁干扰强度和屏蔽罩对电磁干扰水平的影响.结果表明:阀塔...     

新型手车式大电流真空断路器动静触头电场分析与仿真

中、高压开关柜是海上油气田电力输送的关键设备,在传统移开式中、高压开关设备中,真空断路器的动触头大都采用梅花触头,梅花触头的优点是对公差要求较低、自调整能力较好,但由于其外型较大、形状不规则,大电流导通时易造成触头四周电场不均匀。为此新开发出一款用于12kV手车式真空断路器的新型动静触头,利用有限元仿真软件对该触头进行电场数值分析和仿真,结果表明触头电场分布均匀,动静触头结合端面处空气间隙最大电场强度满足设计要求,对比梅花触头改善明显。     

大型水轮发电机定子线棒绝缘参数对线棒槽部表面电位分布及电场分布的影响

应用有限元分析软件COMSOL建立了定子线棒槽部模型,仿真分析了绝缘材料参数和厚度对槽部线棒表面电位分布及电场分布的影响规律。结果表明:槽部无气隙的情况下,线棒表面电位最大值出现在防晕层上、下表面的中间位置,电场最大值位于主绝缘角落内侧;对线棒表面电位有影响的是主绝缘相对介电常数、防晕层电阻率和主绝缘厚度,在常见的范围内,主绝缘电阻率和相对介电常数基本不影响槽部电场分布;防晕层表面最大电位与主绝缘相对介电常数呈正相关,与主绝缘厚度呈负相关,与防晕层电阻率的对数值呈正相关且后期影响减弱;主绝缘相对介电常数、防晕层电阻率和主绝缘厚度对槽部最大电位具有综合影响,可通过数值分析得到三元三次多项式的回归模型。