变电站内建筑物工频电场仿真分析与优化

为深入研究变电站内工频电场在有无考虑站内建筑物情况时的分布情况,以500 kV变电站为例,在CDEGS软件环境下对变电站内电气设备和建筑物进行建模并进行工频电场分布的仿真计算。通过仿真结果与实测结果的对比,验证了所建模型的正确性。接着分析了变电站内有建筑物时的工频电场分布情况。结果表明500 kV变电站的工频电场强度较大值主要集中在导线交叉与靠近开关场外侧导线附近,站内的建筑物使其周围的工频电场发生较大畸变,随着建筑物高度的增加、离开关场越近,其畸变越严重。并进一步提出将变电站设备基座整体升高1.2 m可有效降低站内工频电场强度。     

500kV超高压变电站整体工频电场仿真计算与测量分析

首先介绍了改进的模拟电荷法,通过对重庆市陈家桥500k V变电站模型的建立,计算分析了整个变电站内离地1.5m处的工频电场,同时对站内500k V开关场区域、220k V开关场区域和其他站内重要区域的路径、设备等进行了仿真计算分析。结果表明,本文算法与变电站实际测量值吻合良好,校验了算法的正确性。变电站内绝大部分工频电场都位于工频电磁场安全防护等级Ⅰ。本文算法为快速分析超高压变电站站内工频电场分布情况提供了有效方法,同时能够预测其他变电站内的工频电场强度及避免站内职员暴露在电场强度超标区域。     

基于CDEGS软件的变电站工频电磁场计算

正为了深入研究变电站站内工频电磁场在正常运行状态及短路故障状态时的分布情况,以500 kV变电站为例,采用CDEGS软件对变电站进行模型建立与工频电磁场分布的仿真计算。首先,通过将仿真结果与实测结果的对比,验证了建立模型及该软件的正确性。然后分析了正常状态下变电站站内有无建筑物时的工频电场分布情况及短路故障时变电站站内工频磁场的分布情况,优化变电站工频电场分布的各种情况,为变电站站内正常运行和短路故障状态时工频电磁场的计算与分析提供了一种有效方法。     

基于模拟电荷法的变电站工频电场仿真分析

随着供电需求的增大,超高压变电站越来越接近公众活动区域,变电站站内的电场分布情况也显得越来越重要。本文提出改进的模拟电荷法,推导了带电体周围的工频电场计算公式。通过对500k V变电站进行模型建立及简化,编程计算出站内离地1.5m处的工频电场强度;采用CDEGS软件对重庆某500k V变电站进行仿真计算,将仿真结果和实测值与本文算法的计算结果进行对比,验证了本文算法的正确性与有效性。最后选取该变电站内三条路径,计算分析该处工频电场强度的分布情况,为深入研究变电站的工频电场分布提供参考。     

考虑变电站内开关设备影响时站内工频电场的计算方法

高压变电站内工作走廊的工频电磁场评估已经日益重要。因此,笔者基于边界元法(BEM)与模拟电荷法(CSM),研究了考虑变电站内关键设备影响时,变电站工作走廊内的工频电场计算模型与方法。针对变电站内设备的结构特性,推导了悬浮电极、介质分界面的间接边界积分方程,以及相应的代数方程与矩阵元素的计算公式,实现了在考虑站内主要设备影响的前提下,变电站内工频电场的计算方法。最后以一个500 kV变电站为例,进行了站内单个设备与单相设备的工频电场计算,并采用了IES-Coulomb软件进行了仿真,验证了计算结果的正确性。文中模型与方法可用于计算特高压变电站内的工频电场,因此在进行特高压变电站设计时,可采用该方法对变电站工频电场进行估算,改善工作走廊的工频电场分布。     

500kV HGIS变电站防雷保护配置研究

500 k V HGIS变电站在结构上和GIS变电站不同,站内电气设备的雷击过电压水平也会不同。因此,需要对500 k V HGIS变电站进行雷电侵入波过电压研究,以确保在雷电波侵入时,站内电气设备上的电压水平不超过其绝缘水平。以某500 k V HGIS变电站为例,考虑了多种运行方式、线路高抗、线路电晕等影响因素,采用国际上通用的仿真计算程序EMTP,建立了该变电站的雷击过电压仿真模型;并对不同运行方式下,该变电站雷电侵入波过电压水平进行了分析计算。根据仿真结果,提出了可能的雷击过电压保护方案,具有实际工程参考价值。     

采用BEM计算高压变电站工频电场

高压变电站内的工频电场的计算与评测日益重要。采用BEM法对一500 kV变电站500 kV开关场区域的设备与母线产生的工频电场进行了计算。采用BEM计算变电站内母线以及开关场设备产生的工频电场时,可以避免采用FEM计算时的三维剖分,计算结果表明,变电站内设备在周围产生的电场强度与其顶部的母线的高度有关,电场强度的大小分布规律与母线的高度规律基本一致。直流条件下计算的电场分布较交流条件下的要大,因此在计算变电站内工作走廊内的电场强度,对于设备以及母线的场源参数应按交流进行设置。     

基于矩量法的空心电抗器工频磁场仿真分析

为了研究变电站站内干式空心电抗器周围工频磁场的分布情况,笔者基于矩量法,首先推导了工频磁场矩量法的计算原理,然后以35 kV干式空心电抗器为例对单相电抗器、三相电抗器组进行模型建立与工频磁场分布的计算与分析。将计算结果与实测结果进行对比,两者结果吻合良好,说明了文中方法及模型的准确性与有效性。最后分析空心电抗器组在不同运行方式时对其周围工频磁场分布的影响情况,为研究变电站站内电抗器周围工频磁场的分布提供参考。     

考虑复杂地势的交流超高压输电线路电场

为研究超高压输电线路穿越复杂地势的工频电场,采用有限元法,根据悬链线方程求杆塔等高的输电线弧垂,构造不同地势的数学模型,建立500k V超高压交流输电线的计算模型,进行电场计算分析。500k V交流输电线下电场可近似垂直于地面,同相序双回路输电线的工频电场关于输电线路中心轴对称,随着距中心距离增加而减小。同一位置的电场在不同地势情况下不同,线路中心正下方距地1.5m处的电场在水平地面时最小,凹形地面时最大。此种考虑地势的计算模型大大提高了工频电场计算的准确性,对非平原地区输电线的电场研究具有一定的借鉴意义。     

多介质工频电场分析的快速多极子边界元法

针对变电站关键设备工频电场计算存在计算效率低的问题,结合快速多极子法和边界元模拟电荷法提出一种快速计算多介质工频电场分布的方法.根据边界元模拟电荷法基本原理建立变电站关键设备工频电场计算模型.利用快速多极子法可以加速矩阵与向量乘积效率的特点,得到提高多介质工频电场分布的快速算法.并应用该方法具体计算500kV变电站中开关场内刀闸周围的电场分布.结果表明:快速多极子边界元模拟电荷法的计算结果与积分工程软件的仿真结果的最大相对误差为8.1%.在满足工程误差允许前提下,该方法相对于传统边界元模拟电荷法运算速度快、内存消耗少、计算精确度高,适合于求解大尺度多未知量、多自由度的工频电场计算问题.     

一种基于矢量电场的多电极电场梯度计算优化方法研究

通过对变电站中电气设备电场梯度信息检测计算方法进行研究,结合矢量电场多电极梯度信息,使用压缩感知贪婪重构算法对电场检测计算方法进行优化,对电场梯度信息进行有效识别,提高电压等级检测判断的准确率。该方法通过分析带电体周围电场信息,能够准确地计算出高电压导体周围的电场分布和电压等级。通过在110 k V变电站复杂工频电场环境中进行试验,获取带电载体一个间隔的场强分布。实验分析表明,该方法可以有效提高带电载体电压等级的检测能力和对带电体周围电场信息的响应速度,提高了工作人员在复杂工频电场环境下工作的安全性。     

粒子群优化模拟电荷法在HGIS工频电场计算中的应用

近年来,复合型气体绝缘组合开关设备（HGIS）以其造价适中、占地面积小、运行安全可靠等优点,在我国超高压变电站建设中得到越来越多的应用。研究分析HGIS工频电场分布规律,对智能变电站设计与建设、电磁环境评估、消除民众对输变电工程电磁辐射不必要的担忧等有着重要的指导和现实意义。鉴于传统模拟电荷法（CSM）在布点和校验上过于繁琐,难以应对复杂计算场景的问题,本文提出将粒子群优化算法（PSO）和传统模拟电荷法结合,形成优化模拟电荷法（PSO-CSM）,并将其应用到500kV HGIS配电装置区工频电场的计算与分析中,计算分析配电装置区各主要设备对工频电场的影响以及整个配电装置区工频电场分布状况,并提出了电场优化的相关建议和改进措施。     

变电站内工频电磁场三维数值仿真研究

高压变电站内外工频电磁环境的评估日益重要。将三维建模软件Solidworks同电磁场分析软件Ansoft相结合,实现了大模型、复杂电磁问题的三维数值分析。根据某110 kV变电站设计图,建立电气设备三维仿真模型,对变电站户外区域离地1.5 m高度处工频电磁场进行了仿真和分析。仿真结果表明,该110 kV变电站内、外工频电磁场数值均在标准限值以内。在工作走廊上,计算值同实测结果变化趋势一致;在电气设备不太密集的区域,工频电场计算值与实测值之间误差低于10%。文中所用方法给变电站电磁环境评估问题提供了一个良好的解决方案。     

Grounding techniques and induced surge voltage on the controlsignal cables

Accurate operation of the metering, control and protective equipment in a substation relies on dependable input signals. The surge-induced voltage on the control signal cables during a transient is always of concern to electrical power engineers. However, due to limited space, there are many different kinds of circuits close to each other in an electric power substation. Any switching operation or lightning strike at a substation can cause serious transients with high-frequency oscillatory waveforms to spread through high-voltage circuits, which, in turn, may give rise to a transient electromagnetic field in the substation. If a signal control cable runs for some distance in parallel with high-voltage buses, a significant amount of voltage may be induced. The control, protection or measurement equipment connected in the low-voltage circuits, in turn, become exposed to these transients. A method of induced voltage calculation is presented in this paper. The mathematical model of a substation is implemented in the Electromagnetic Transients Program (EMTP) to study the induced voltage during transients. The simulation results are compared with field testing results. A recommended grounding practice with the support of computer simulation and field testing results is also included in this paper     

组合线状电极工频电场强度仿真方法研究

以变电站中母线、隔离开关和断路器区域接线为例,建立组合线状电极工频电场强度数学模型,基于模拟电荷-矩量法对距离地面1.5m高处平面内的工频电场强度进行仿真计算,通过与实际测量值比较,证明该方法是区域电场强度定量计算的一种简便方法,并得出以下结论:地面附近的电场强度主要由竖直方向分量决定,在隔离开关和断路器下方电场强度较强,母线下方电场强度相对较弱;组合线状电极几何位置发生改变,电场强度也会发生不同的变化。为此,提出安装设计建议:考虑电气设备之间的电气强度,适当增加架设高度,适当减小隔离开关与母线间距离。     

三维边界元法计算变电站空间工频电场环境*

在特高压交流变电站设计过程中,确定变电站空间电场尤其是设备附近电场的分布是相当重要的。针对变电站附近设备电场分布的复杂性,提出了三维边界元法对荆门1 000 k V变电站设备附近电场进行模拟研究,推导了三维空间合成电场极值的计算公式,并通过ANSYS仿真软件建立相应的仿真模型,对此方法进行验证,其理论计算结果与仿真结果基本一致,证明了该算法的正确性和有效性。     

500 kV变电站工频电磁场分布测量

测量了东北某变电站中 2 2 0、5 0 0kV设备区工频电磁场分布规律和变化趋势 ,结果表明站内电场和大部分磁场强度均低于ICNIRP限值 ,有些地方 (主要是电抗器 )周围磁场较大 ,虽短距离内迅速衰减 ,亦应引起注意     

Electrical Power System Design Features of a Modern Large Polyethylene Plant

A modern large polyethylene plant requires a sophisticated electrical power supply to meet the requirements of a continuous process industry. The principal features of such an electrical power system are summarized. The power system was designed to achieve project objectives which stressed safety of operation, ease of maintenance, and high reliability. Some of the modern design features discussed are dual 230-kV power supply lines; low-profile 230-kV bus work; personnel safety grounding of main substation to reduce step and touch potential to safe levels; transfer trip signals to utilize the utility company's switching equipment; extensive protective devices to detect and initiate switching equipment action for power equipment malfunctions or power system faults; vacuum switched under-load tap changers on main power transformers; vacuum breakers for 13.8-kV switching equipment; climate-controlled elevated substation buildings to permit bottom entrance and exit with all power and control cables; nonmetallic sheathed power and control cables in open cable tray; medium resistance ground derived by zig-zag grounding transformers in the 13.8-kV distribution system; high-resistance grounding at the secondary wye connection of all 4.     

交流特高压避雷器等变电设备带电考核

特高压交流试验示范工程用的1000kV变电设备在我国是全新电气设备,目前不具备对特高压设备进行挂网试运行的条件,为确保特高压试验示范工程一次投运成功、长期可靠运行,进行了在特高压交流试验基地带电考核场内对特高压避雷器、电容式电压互感器(CVT)、支柱绝缘子和变电金具进行带电考核。考核设备在考核场内的布置和连接方式参照特高压交流试验示范工程3个变电站/开关站的实际布置和连接。相关试验充分考核了特高压避雷器、CVT、支柱绝缘子及变电金具的电气性能和机械性能;验证了试验示范工程中相关设备布局、连接方式的合理性;同时考核过程中对噪声进行了治理,取得了良好的效果;取得了设备均匀环、变电金具、耐张串绝缘子均压环的电晕特性、噪声水平和地面场强等的第一手资料。带电考核工作不仅完成了预期的考核任务,还为特高压交流试验示范工程积累了有益的经验。