干式空心并联电抗器过热性故障温度场耦合计算与分析

干式空心并联电抗器出现过热性故障影响设备的正常使用寿命,为计算分析干式空心并联电抗器过热性故障温度场分布,基于多场耦合有限元理论,建立了干式空心并联电抗器流体-温度场耦合计算模型,得出干式空心并联电抗器正常运行时的温度场分布,并与现场运行实测的温度作对比,验证了计算模型的准确性.利用验证的流体-温度场耦合计算模型,计算了干式空心并联电抗器出现不同程度过热性故障下的温度场分布,分析了包封轴向、故障位置径向和顶部径向温度变化规律.分析结果表明,通过监测电抗器顶部温度变化,可以有效反映干式空心并联电抗器运行中的过热性故障.     

铁心电抗器气隙等效导磁面积计算

以一台实际干式带气隙铁心电抗器为例,建立电抗器的三维电磁场仿真模型,给出仿真模型内的基本假设和边界条件;采用有限元分析,计算出了不同气隙下铁心电抗器的电感值和磁路中的磁感应强度矢量图,并与部分实测数据相对比,验证了仿真模型与仿真结果的正确性.然后,以铁心电抗器的电感量为主要研究对象,定量计算在不同气隙与不同铁心直径下电抗器的电感值,给出了电感值随气隙和铁心直径的变化曲线并对其拟合及定性分析.最后,结合铁心电抗器计算公式和基本假设,推算出气隙处磁通等效导磁面积扩大系数,研究气隙等效导磁面积扩大系数随气隙和铁心直径的变化关系.所得结论可以为此类电抗器的设计计算提供一定的技术支持.     

树脂浇注干式变压器三维温度场仿真计算

为便于诊断干式变压器的故障,对干式变压器进行热点分析.根据干式变压器实际结构建立了三维对称热传导模型,并基于多物理场有限元软件平台Comsol Multiphysics对干式变压器开展温度场仿真计算,计算得出温度场分布云图以及铁芯、绕组温升曲线.通过比对实际数据和仿真分析结果,从而确定温度分布及最热点温度位置在低压绕组距底部2/3处,可为该类干式变压器的在线诊断及结构优化设计提供理论依据.     

干式空心电抗器匝间绝缘试验方法有效性分析

对于35 kV及以下电压等级的干式空心电抗器,按照IEC和国家标准规定,匝间绝缘可以采用雷电冲击或匝间过电压两者之一进行试验.按照IEEE和行业标准规定,既要进行匝间过电压试验又要进行雷电冲击试验.为弄清楚如何试验更合理,以一台串联电抗器和一台并联电抗器为例,数值解析了存在匝间短路故障时的电感变化量,通过电路仿真研究了两种试验方法判断匝间短路故障的有效性,绕制了一台电抗器样品进行了试验验证.结果表明:干式空心电抗器匝间短路故障时电感变化小,靠雷电冲击波形判断匝间故障会造成误判,而匝间过电压试验更容易发现匝间绝缘故障.认为进行两种试验是必要的,建议采纳IEEE及行业标准对试验方法的规定.     

基于多物理场仿真和VIKOR决策的干式铁心电抗器多目标优化

损耗和金属导体用量是干式铁心电抗器优化设计过程中需要考虑的关键因素,为有效降低损耗和成本,该文提出基于多物理场仿真和VIKOR决策的干式铁心电抗器多目标优化方法。首先以干式铁心电抗器为研究对象,建立磁场-流场-温度场模型,将磁场计算获得的铁心和线圈损耗密度作为热源,经过流-热耦合计算得到电抗器温度分布;建立磁场-结构场模型,将基于磁场计算得到的电磁力作为应力项,计算得到铁心及线圈振动位移分布,通过有限元仿真与拉丁超立方试验设计相结合的方法,得到不同结构参数下铁心电抗器温升与振动位移结果。为进一步简化优化流程,采用灵敏度分析方法进行参数降维,针对关键参数建立设计参数与温升、振动之间的代理模型,并采用多目标遗传算法得到满足电抗器性能要求的Pareto前沿解集。考虑到电抗器金属导体用量与损耗之间相互冲突,引入VIKOR综合决策方法,在确定优化目标权重的基础上,计算Pareto解集的利益比率大小,以最小利益比率确定最优设计参数组合,最后通过仿真验证优化设计方法的正确性。优化后的铁心电抗器与优化前相比,在损耗增加4.4%的情况下,铁心和线圈金属导体用量分别减少了3.0%和16.6%,同时温升及振动在满足设计要求的基础上分别降低了7.4%和16.7%。所提方法可以有效提升电抗器性能,为电抗器优化设计提供指导。     

一种齿形磁楔快速可调电抗器

针对一般磁楔电抗器无法快速改变电抗值的问题,提出了一种新型可调的齿形磁楔式电力电抗器.与一般磁楔电抗器相比,这种电抗器可以通过成倍地减小调节距离来成倍地提高调节速度.以一台设计制作的220 V、8 k Var齿形磁楔电抗器样机为研究对象,应用ANSYS有限元分析软件,建立了该电抗器的三维磁场模型,计算磁楔在两个极限位置时的电抗器磁场分布,应用ANSYS的LMATRIX宏命令计算该电抗器的电感调节特性.研究结果表明:该电抗器与一般磁楔电抗器相比,不仅可以提供相同的电感调节特性,而且具有数倍的电感调节速度.     

安徽省500kV电网干式低压电抗器运行情况分析

介绍了低压电抗器在电网系统内的实际应用,并从实用的角度分析了在运行中如何对干式低压电抗器进行监控和运行管理,同时对影响干式低压电抗器运行的故障以及运行维护措施进行了分析,希望对促进干式低压电抗器的安全运行有所帮助。     

某500kV变电站两起35kV干式电抗器故障分析

500kV变电站35kV同种型号干式电抗器在一年内发生两起匝间短路导致烧毁故障,文章基于实际解体的烧毁电抗,分别从运行环境、制作材料、生产工艺等方面对该35kV电抗器烧毁事件进行全面而系统的故障分析,得到了该型号电抗器接连烧毁故障的直接原因,并提出了干式电抗器在生产工艺方面的改进措施以及今后在日常维护和例行检修时的缺陷诊断方法,为35kV干式电抗器的状态检测提供了良好的思路。     

干式空心并联电抗器投入瞬态电动力研究

为探究干式空心并联电抗器投入瞬态电动力对绝缘的破坏性,以一台BKDK-20000/35大型电抗器为例,利用ANSYS场-路耦合有限元分析方法,对该电抗器的投入瞬态电动力进行了数值解析,对瞬态电动力破坏绝缘的可能性进行了讨论.研究结果表明,投入瞬态过电流会产生强瞬态电动力,瞬态电动力的分布极不均匀.轴向电动力关于中心高度对称,距中心高度处越远,轴向电动力越大;辐向电动力指向磁力线圆心所在线圈,距该线圈越远,辐向电动力越大.轴向瞬态电动力对绝缘破坏性小,幅向瞬态电动力对绝缘有一定的破坏性.线圈与包封绝缘间脱层是瞬态电动力造成绝缘开裂的原因.     

基于振荡波的干式空心电抗器绝缘检测系统

针对干式空心电抗器匝间绝缘事故频繁发生的问题,提出了在振荡波下进行局部放电的绝缘检测方法,设计了一种能有效避免绝缘故障的干式空心电抗器绝缘检测系统.根据现场技术指标要求,通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型确定系统中关键参数,利用试验平台对系统参数进行验证.结果表明,系统能有效地检测到故障电抗器两端电压振荡波的衰减和频率变化,通过引入局部放电检测手段,系统能清晰直观地检测出电抗器可能存在的微弱缺陷,及时发现干式空心电抗器早期绝缘故障,杜绝恶性事故的发生.     

空心电抗器匝间过电压试验用脉冲振荡电路

诸多标准已经允许对干式空心电抗器进行脉冲振荡匝间过电压试验.为了探讨其可实施性,本文对该脉冲振荡电路进行了分析和试验研究.由于要求快速重复对电容充电及通过球隙直接对电抗器放电,这个脉冲振荡电路与传统的冲击电压发生器不同.对电容充电可以采用半波整流电路实现;受空气电离影响,靠球隙自然放电的回路不能在电抗器上得到满足标准规...     

户外空心干式电抗器循环电流的产生及调整方法

在对户外空心干式电抗器循环电流产生的原因进行分析的基础上,提出了一种减小循环电流的方法,并将这一方法应用于一组ＢＫＧＫＬ－３００００／６９型电抗器,结果表明：循环电流明显降低。     

基于Ansoft软件的电抗器匝间短路在线监测研究

针对目前电抗器匝间短路不能被及时发现的问题,建立了干式空心电抗器匝间短路故障电路模型,从磁场的角度对干式空心电抗器匝间短路故障进行了在线监测和保护研究。采用Ansoft软件与硬件相结合的方法,将磁场信号转换为电信号,研究了探测线圈安装位置的不同对发现电抗器匝间短路故障的影响。通过对探测线圈电压的计算值和阀值的比较,能够判断电抗器内部绝缘结构是否完好,并能准确判断是否发生故障,避免了保护装置的误动。实验数据表明,利用探测线圈产生的电压差来监测匝间短路情况精确可行,能及时发现故障,并有效地避免故障范围的扩大。     

干式空心电抗器匝间绝缘试验方法研究

基于脉冲电压法原理,对一个实际干式空心电抗器的电路参数进行了计算机仿真分析,验证了脉冲电压法对干式空心电抗器进行区间绝缘检测是可行的。     

电加热微型反应器的串级自适应预估控制

电加热微型反应器是化学和化工实验室中常用的设备 ,它的主要控制参数是反应器内部温度。要求升温快、超调小、稳定精度高 ,而且根据不同的实验要求 ,其温度设定值经常变化。这类被控对象的主要特点是时间常数特别大 ,用常规控制方法很难满足要求。针对电加热反应器这类大惯性对象 ,设计了一种基于参考模型的串级自适应预估控制方案 ,采用串级控制结构 ,用反应器壁温作为内回路 ,但是主回路的被控参数不是取自反应器内温 ,而是用响应更快的反应器壁温来预估反应器内温 ,并通过自适应律消除预估误差。实验表明 ,这种算法可以很好地克服对象的惯性 ,对于串级大惯性对象具有很好的控制作用。     

A transient multiphysics coupling method based on OpenFOAM for heat pipe cooled reactors

Differing from traditional pressurized water reactors (PWRs), heat pipe cooled reactors have the unique characteristics of fuel thermal expansion, expansion reactivity feedback, and thermal contact conductance. These reactors require a new multiphysics coupling method. In this paper, a transient coupling method based on OpenFOAM is proposed. The method considers power variation, thermal expansion, heat pipe operation, thermal contact conductance, and gap conductance. In particular, the reactivity feedback caused by working medium redistribution in a heat pipe is also preliminarily considered. A typical heat pipe cooled reactor KRUSTY (Kilowatt Reactor Using Stirling TechnologY) is chosen as the research object. Compared with experimental results of load following, the calculated results are in good agreement and show the validity of the proposed method. To discuss the self-adjusting capability of this type of reactor system, a hypothetical accident is simulated. It is assumed that at the beginning of this accident, loss of the heat sink occurs. After 1500 s of the transient process, the reactor system recovers immediately. During this hypothetical accident, the control rod is always out of the reactor core, and the reactor only relies on the reactivity feedback to regulate the fission power. According to the simulation, the peak temperature is only about 1112 K, which is far below the safety limit. As for system recovery, the reactor needs approximately 2500 s to return to a steady state and can realize effective power regulation by reactivity feedback. This study confirms the availability of this coupling method and that it can be an effective tool for the simulation of heat pipe cooled reactors.

     

快中子反应堆核心结构材料的辐照损伤

快中子反应堆（快堆）的核心结构材料（如燃料包壳等）在服役过程中将承受长期的高通量的中子辐照、高温和嬗变反应产生的He的作用,引起的合金微观结构的改变,导致材料力学性能的严重恶化.高性能抗辐照材料成为快堆发展的关键前提条件之一.本文介绍快堆中辐照引起的金属材料微观结构的变化.     

斜向和纵向紧凑微流化床设计及其性能

在利用固体吸附剂进行CO₂捕集系统中,为了降低反应器的压降和提高吸附剂利用率,提出两种新型的斜向紧凑微流化床(oblique compact micro fluidized beds, OCMFB)和纵向紧凑微流化床(vertical compact micro fluidized beds, VCMFB或CMFB)反应器。通过装载固体吸附剂,通过捕集体积分数为0.5%的CO₂对两种反应器的性能进行研究,并与传统径向流固定床(radial flow fixed bed, RFFB)反应器进行对比。试验结果表明:由于吸附剂在OCMFB和CMFB中处于流化态,在RFFB中处于静态,从而得到OCMFB反应器压降为CMFB反应器的82%,与RFFB反应器相比压降降幅为14%~323%;CMFB反应器的CO₂吸附穿透时间为OCMFB反应器的109%,与RFFB反应器相比增幅为44%。经过10次CO₂捕集循环,与RFFB反应器相比,OCMFB和CMFB反应器的吸附剂磨损相当,但CO₂吸附性能更稳定。