基于温度检测的气体绝缘开关接触状态场路结合分析法

以气体绝缘开关（GIS）为研究对象,通过分析动静触头的接触电阻及温度、风速和辐射等环境因素对GIS温度分布的影响规律,提出基于温度检测的GIS接触电阻的场路结合计算方法,用于定量预测GIS触头的接触状态。首先建立GIS的电磁-热-流多物理场耦合模型,并提出考虑热传导、热对流和热辐射3种散热方式的等效热路模型,进而利用多物理场数值仿真结果作为训练样本,给出导杆与壳体之间的SF6气体对流散热等效热阻、壳体内外表面之间的等效热阻以及壳体外表面与空气之间的等效热阻的计算方法。利用该场路结合预测模型,通过检测并输入壳体上下代表测点的温差值可计算得到GIS的接触电阻,从而评估GIS接触状态。最后通过GIS接触电阻计算结果与试验结果对比,验证了提出的场路结合分析法评估GIS接触状态的可行性和优越性。     

考虑接触摩擦特性的混凝土面板温度应力仿真分析

本文考虑面板与垫层之间的接触摩擦特性,应用笔者此前建立的温度场与温度应力的接触摩擦单元计算模型,进行了混凝土面板温度场与温度应力的仿真分析,获得了施工期及运行期面板温度场与温度应力的变化及分布规律。通过与面板温度实测结果的对比,证明所获得的面板温度的变化规律是基本符合实际的,也进一步证明上述接触摩擦单元计算模型是合理的。     

基于多层模型的GIS盆式绝缘子温度分布仿真

GIS盆式绝缘子两侧存在与母线连接的电接触点,其接触电阻在GIS运行过程中可能会因接触不良而增大,从而产生异常发热,甚至引起故障。为探究盆式绝缘子在实际运行中的温度分布规律,文中利用110 kV GIS盆式绝缘子搭建了真型试验平台,依据该平台的参数建立了等比例的盆式绝缘子多层仿真模型,并通过注入等效热源的方式模拟通流导体、SF6气体以及GIS外壳对盆式绝缘子的热传递过程,替代了对流及辐射传热计算,使单次计算时间从几小时缩短至几分钟,在保证结果准确性的前提下有效提升了仿真计算速度。利用试验平台进行了800、1 200、1 600 A负荷电流的温升试验,通过红外仪及热电偶测量了盆式绝缘子表面的温度分布,验证了该仿真模型的有效性,并总结出不同负荷电流下仿真参数的设置规律。最后通过与单层模型仿真结果的对比分析表明多层模型的优化结果更加符合试验数据的温度变化规律。     

基于Ansys的柱上开关温度场仿真分析北大核心CSCD

文中采用三维建模软件Solidworks及有限元软件Ansys对充入干燥空气的柱上开关进行了温度场仿真分析,研究不同接触电阻条件下柱上开关内温度分布规律。仿真结果表明,柱上开关接触点在正常接触电阻条件下温升均符合标准要求;真空灭弧室静触头与动触头接触点接触电阻增大1.56倍,隔离开关动触头与隔离开关静触头接触点接触电阻增大1.80倍,温升达到标准规定的限值。最后,进行了相应的温升试验,温度的仿真结果与试验结果相吻合。     

GIS整间隔温升仿真及典型通流结构优化技术研究

以气体绝缘开关设备(gas insulated switch-gear,GIS)整间隔为研究对象,综合考虑集肤效应、接触电阻、自然对流和辐射等因素,建立了整间隔三维电磁场、流场、温度场多物理场耦合仿真模型,计算分析了其功率损耗、温度场及气流场分布,获得了整间隔温度梯度分布规律。针对小型化GIS典型通流结构,提出了基于差分进化算法的多目标、多参数优化方法,缩小筒体外径4.7%,降低材料成本22.6%。按照国标进行了温升试验,仿真误差小于8%,验证了仿真模型的准确性和优化算法的合理性,为小型化GIS通流设计优化提供了较好的理论和技术支撑。     

基于热电耦合的双馈发电机集电环系统三维温度场研究

提出"集电环温度交通灯"的概念,集电环温度设计应遵守"温度交通灯"法则;建立了基于热电直接耦合的双馈发电机集电环(DFGS)系统仿真模型,利用有限元软件对DFGS系统进行三维瞬态温度场仿真计算,得到了DFGS系统的温度场分布规律;采用红外热成像仪进行DFGS系统的温度红外云图试验测试,试验结果与仿真结果非常吻合,为DFGS系统的温度场优化及故障诊断提供了参考指导。     

单相四柱式变压器直流偏磁下的温升试验及仿真分析

基于定制的单相四柱式变压器试验模型,进行直流偏磁下的温升试验,得到结构件表面不同位置的温度随直流偏磁电流增大的变化规律.建立损耗计算模型,计算直流偏磁下各结构的损耗.建立温度场计算模型,给定结构件表面导热系数表达式;有限元软件考虑变压器油的材料参数随温度的变化,将导热系数作为未知变量之一进行求解;计算得到直流偏磁下的结构件的温度分布.试验模型的损耗、温度仿真结果与试验测量结果的误差较小,验证了计算模型和计算方法的正确性.     

GIS盆式绝缘子温度多物理场仿真方法

基于GIS历史运行电流信息和环境信息,为实现服役期间盆式绝缘子温度信息提取,提出了一种GIS盆式绝缘子温度多物理场仿真计算方法。综合考虑了GIS母线内部辐射、传导、对流等复杂的传热过程以及涡流损耗、环境温度等因素,研究建立了包含盆式绝缘子在内的126kV GIS母线段温度场仿真模型。基于该模型计算了额定工况下126 kV GIS盆式绝缘子温度分布情况。研究结果表明:当环境温度为29℃时,126 kV GIS中心导杆在2 000 A(有效值)电流作用下,导杆饱和温度为70℃,盆式绝缘子内部平均温度为54.4℃。盆式绝缘子内部温度分布不均,由中心嵌件向外壳处下降,绝缘子内外温度差达21℃。此外,为研究所提出方法的仿真精度,搭建了126 kV GIS温升实验平台,实验测量结果与仿真结果偏差4℃,验证了仿真方法的有效性与准确性。     

考虑接触电阻变化的500 kV变电站串内电流分布特征研究

500 kV变电站采用一个半开关的接线方式,这种接线方式有一定裕度,合理利用这一裕度就可以实现提升线路输送容量的目的.本文计算出500 kV变电站串内电流分布的传递函数矩阵,获取每一串内开关与各电流源电流之间的分配关系,同时得知电流源变动对串内电流分布的影响.实测得到不同类型高压断路器接触电阻随触头流经电流、接触压力、所处温度、机械动作次数、产品类型之间的关系,并进行了线性曲线拟合,得到了拟合公式.对等接触电阻条件下的500 kV变电站串内电流分布PSCAD仿真模型进行考虑实际情况接触电阻变化的修正,使仿真结论更精确.     

反激式开关电源传导干扰建模仿真分析

提出一种可靠的方法仿真和预测开关电源的传导电磁干扰。采用器件建模与印制电路板(PCB)建模相结合的方式,构建器件和PCB的高频等效电路模型。以此为基础建立完善的开关电源电路传导干扰模型。仿真开关电源电路工作时各点电压电流波形并据此分析开关电源传导电磁干扰问题。参照电磁兼容标准,对开关电源的传导干扰强度进行评估。为开关电源的设计和器件选择提供帮助。     

30kV直流XLPE电缆电场及温度场的仿真计算

根据电流场和静电场理论,分析了在计算电缆绝缘层电场分布时必须同时考虑电导率和空间电荷的影响。为计算直流交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘层径向电场及温度场分布,应用多物理场有限元仿真软件COMSOL模拟实际运行工况,解决了电热耦合场场量的计算。仿真计算时,电导率模型采用的是最适合XLPE绝缘材料的经验公式;设计阶段的空间电荷数据是采用电声脉冲（PEA）技术测量绝缘样品而得到。仿真计算结果表明,设计的30kV直流XLPE电缆是满足设计和实际运行要求的。     

电压互感器温度场计算研究

电压互感器是电力系统中重要的测量设备,温度是影响其测量精度的一个主要因素。为了分析电压互感器的温度场分布、提高电压互感器的散热能力,采用ANSYS软件与CFX软件进行电压互感器的温度场和流体场耦合仿真计算的方法,以10 kV电磁式电压互感器为研究对象,建立了简化的温度场仿真计算模型。通过仿真计算,在考虑空气对流散热,采用扫描剖分的条件下,获得电压互感器模型的温度分布及热点温度位置。分析了影响热点温度的因素。计算结果表明,低压顶部绕组是电压互感器温度最高的部位,是温度监测的关键;油的热导率与粘度在正常温度范围内对温度场计算影响不大,可以忽略,侧表面的对流换热系数对热点温度的影响较大。采用增加侧表面换热能力的方法,可以增强电压互感器的散热能力。     

Accurate evaluation of the magnetic field strength of largesubstation air-core reactor coils

A circular cylindrical conductor segment is a basic modeling element of substation air-core reactor coils. The analytical expressions for evaluating the stationary and quasi-stationary magnetic field strength of a segment are derived. In the derivation, a surface source model is developed to substitute the given volume current distribution by equivalent surface sources. The magnetic flux density of sample coils is calculated by using the derived equations. The results are compared with those obtained by the finite element method. Good agreement is observed. The derived equations are very useful for solving problems that involve the accurate calculation of the magnetic field distribution around a coil, the magnitude of forces on a coil, the current distribution in the conductors of a coil and the inductive properties of a coil     

大型汽轮发电机端部三维温度场研究

本文建立了汽轮发电机端部温度场数学模型，应用传热学理论就有关散热系数、等效热传导系数以及发电机压圈水管温度分布等问题作了研究。本文以ＱＦＳ－３００－２型发电机为例，计算了二台机组十多个工况的端部温度场分布，每一结果都与实测结果十分吻合。本文通过温度场的计算，首次给出含端部温升限制条件的发电机安全运行Ｐ－Ｑ容量图。本文最后还研究了不同冷却方案时的端部温度场分布，为进一步改进汽轮发电机端部结构设计提供     

采用混合单元的汽轮发电机定子 温度场的分析与计算

为了提高大型汽轮发电机温度场计算的精度,提出采用混合单元(混合坐标系)计算电机温度场的方法。根据传热学和流体力学的基本原理,建立汽轮发电机定子三维温度场的数学模型;采用热平衡原理对定子温度场的偏微分方程进行离散化处理,形成电机的等效热网络。给出采用混合单元对电机进行网格划分的方法,并推导了不同坐标系下热导的求解方法,进而给出采用等效热网络方法求解定子温度场的非线型方程组。将其应用于一台QFSN-200-2型汽轮发电机定子温度场的计算,并将计算结果与实测值进行了比较,结果表明所提出的方法是正确可行的。     

周期热流法测定金属材料热物性的实验及数值研究

对经典周期热流法进行研究和改进并结合相关文献对其测试理论进行分析，建立传热的二维瞬态数学模型，采用加权余量法中的Galerkin法对控制方程进行有限元离散，借助ANSYS有限元软件对周期热流法中试样的温度分布和热量传递规律进行数值模拟．根据测试原理和数值计算的结果，对测定装置进行开发和优化设计，解决了采用该法测试时难以得到较为理想的正弦或余弦温度波这一难题，减少了测试误差．通过对几种金属及合金的实验测定和数值计算，发现最大误差不超过4％，测试结果可靠，测试精度较高．     

非晶合金铁心叠片导热系数测试与电机热分析

为了研究定子铁心采用非晶合金材料对永磁电机温度分布的影响,首先基于无限大平板层法对两种叠压系数非晶合金铁心试样轴向叠片的导热系数进行测试;然后利用电磁场软件对两台定子铁心分别采用非晶合金材料和硅钢片材料、其余结构尺寸完全相同的1.6 k W永磁同步电机的损耗进行计算,在此基础上对两台电机的三维温度场进行仿真分析,并对比分析了硅钢片电机和非晶合金电机的温度分布规律;最后对这两台电机进行了温升试验,并将试验数据与计算结果进行对比,验证了分析、计算的有效性。     

平面变压器任意并联PCB线圈损耗建模及设计软件开发

平面变压器并联PCB线圈的载流能力须通过建立线圈损耗模型及开发的相应软件,才能得到有效提高。基于涡流场场控方程与回路电压平衡原理,建立了任意并联长形和环形PCB线圈涡流损耗解析模型。根据线性系统叠加原理,进一步提出适用于任意连接方式的线圈损耗模型显式化处理方法及系统化编程算法,开发出具有友好人机界面的线圈损耗设计与分析软件。实验验证了损耗模型和算法是正确的。而系统化和实验相结合的方法验证开发的软件也是正确的,为设计高性能的并联PCB提供了强有力工具。     

复杂电力网络短路电流分布及地网分流系数

为改进电力系统短路故障电流的计算,将变压器的相分量模型与传统相分量法相结合,在此基础上提出了连接有任意回输电线路（包括架空线路和地下电缆）的变电站发生接地短路时故障电流分布和地网分流系数的计算方法,并开发了相应的计算软件FCDFGS。通过软件计算与现场实测的比较,验证了测量方法的正确性与计算模型的合理性。对影响地网分流系数的主要因素进行计算、比较和分析,结果表明靠近变电站10～15个档距的参数对其影响很大,且各参数在达到一定值后,地网分流系数呈现＂饱和效应＂。最后提出了降低地网入地短路电流的技术措施。     

基于温度场的双馈异步发电机电刷滑环系统故障诊断模拟

应用热电耦合原理,利用ANSYS有限元分析平台建立了双馈风力发电机电刷滑环系统温度场仿真模型,对正常运行状态下的电刷滑环系统温度场进行仿真,给出了系统各部件温度场及电流密度矢量分布。通过对模型中不同电刷加载大小不同的电流载荷来模拟电刷电流分布不均匀故障,对该故障进行暂态仿真分析,同时对刷环系统在正常运行状态下与故障运行状态下的热电场分布做了比较分析。最后,给出相关结论,对电刷滑环系统的温度场状态监测及其过热故障预期具有指导意义。