干式半芯电抗器电抗特性的计算

本文应用电磁场数值计算方法对一种新型电抗器--干式半芯电抗器的电抗特性进行了计算.首先采用场路耦合法建立干式半芯电抗器的三维时变电磁场的时步有限元数值计算模型,求解此模型得到在正弦电压激励下通过电抗器的非正弦周期电流;然后根据傅里叶级数变换,将求得的电流展开成不同频率的分量;最后得到干式半芯电抗器的伏安特性和谐波特性.本文方法用于实例分析和计算,计算结果与实测结果进行了比较,证实方法正确和实用.     

基于定点谐波平衡法的铁心磁滞与损耗特性分析

利用叠片铁心模型进行正弦励磁和直流偏磁励磁下的实验,得到相应的磁滞回线和铁心损耗。在基于B-H-M的磁场本构关系中引入定点磁阻率νFP,解决了数值计算中传统磁阻率ν的不连续性问题。利用基于损耗函数的磁滞模型模拟无偏磁和有偏磁条件下铁心的磁滞效应。将定点技术与损耗函数磁滞模型相结合,并应用于谐波平衡有限元计算,在考虑磁滞效应的基础上,对绕组励磁电流和铁心内的非线性磁场进行计算。基于计算结果,得到了各种励磁条件下铁心内不同区域的磁滞特性和损耗特性,分析了不同励磁形式对铁心磁滞特性和损耗分布的影响。     

干式半心电抗器谐波分析与计算

应用电磁场数值计算法分析和计算了新型电抗器—干式半心电抗器的谐波 :用场路耦合法建立其数值计算模型 ,解得正弦电压激励下通过电抗器的非正弦周期电流 ;再用付氏变换展开并计算分析谐波计算结果表明铁心材料、尺寸和激励电压均会影响谐波含量。     

基于改进J-A磁滞模型的电流互感器建模及实验分析

为研究计及铁芯磁滞效应的电流互感器(TA)传变特性,提出了一种新的TA数值模型。基于J-A磁化理论推导表征铁芯励磁特性的经典J-A磁滞模型,并对经典模型存在非物理解的缺陷进行了修正,形成改进J-A磁滞模型。其次,将TA的传变特性方程与铁芯改进J-A磁滞模型相耦合,建立了TA数值模型。搭建TA传变特性的测试电路,对比分析二次电流i2的理论计算波形和实际测量波形,试验表明:改进J-A磁滞模型更准确地表征铁芯的磁滞特性。同时,TA数值模型能基本反映TA的传变特性,具备物理概念清晰、计算量小、精度较高等优点,可广泛运用于各类铁磁材料的TA建模。     

串联铁心电抗器的振动研究

电抗器的振动不仅会产生噪声污染还会影响电抗器的安全运行。串联铁心电抗器产生振动的原因除硅钢片的磁致伸缩效应外,还包括铁心气隙处的电磁力。首先建立了考虑磁致伸缩效应的串联铁心电抗器三维磁-机械耦合模型,依据此模型计算了单独考虑电磁力、单独考虑磁致伸缩力及二者共同作用下电抗器振动的加速度值,结果表明磁致伸缩效应与电磁力都对电抗器的振动产生影响,在不同方向上二者的作用有所不同。最后通过与实验测得的振动加速度值进行比较,发现测量值与同时考虑磁致伸缩效应和电磁力的计算值更加吻合,从而验证了所建模型的正确性,为进一步研究电抗器的减振降噪提供理论依据。     

干式空心并联电抗器电磁–流体–温度场耦合计算与分析

为提高干式空心电抗器温度场计算精度,基于多场耦合有限元理论,考虑包封撑条和防雨帽的影响,建立了外电路约束下的干式空心并联电抗器电磁–流体–温度多场耦合数值计算模型。通过电磁场计算得到包封的损耗,并将其作为三维流体–温度场的热源计算电抗器的温度场和流场分布。由于导体电导率与温度相关,在电磁–流体–温度场中迭代计算了包封损耗。将考虑包封撑条和防雨帽的温升计算值和未考虑包封撑条和防雨帽的温升计算值分别与红外测温对比分析,结果表明:考虑包封和防雨帽的模型计算更加精确,温升最大误差3%,而未考虑包封和防雨帽影响的误差高达9%。通过分析电抗器包封轴向及顶部径向温度分布规律,为干式空心并联电抗器的设计、运维和温升在线监测提供理论依据。     

500kV油浸式平波电抗器电磁场特性的数值分析

通过对平波电抗器电磁场特性的数值计算与分析,得到了电磁场分布规律和绕组谐波损耗等参数。     

一种考虑铁心磁滞特性的CVT电压补偿算法

针对CVT铁心磁滞饱和特性影响其测量准确度的问题,通过对CVT模型进行分析,发现CVT测量误差主要来自励磁电流非正弦分量引起的电容器和调节电抗器的压降。提出一种考虑铁心磁滞特性的CVT二次电压补偿算法。该算法考虑了铁心磁滞特性的影响,通过计算出CVT中分压电容器和电抗器的压降,并将其补偿到二次电压测量值来获得一次侧电压的准确值。仿真结果验证了该算法的可行性,证明该算法在稳态和故障时均能减小CVT的测量误差,明显提高CVT电压测量准确性。此外,该算法计算量较小,过程较简单,有利于提高计量或继电保护器设备的工作效率。     

基于APC控制的开关磁阻电机性能分析

针对开关磁阻电动机二维有限元计算考虑端部效应问题,为提高其电磁场的计算精确度,根据开关磁阻电动机(SRM)性能及其系统的结构特点,搭建了SRM及其控制系统的整体模型,在电磁场基本理论的基础上,采用有限元法对角度位置控制( APC)控制下的SRM的电磁场进行了数值研究.在理论计算的基础上得出了SRM的输出转矩、相电流波形以及磁链等参量的变化曲线,并对其进行了详细地分析,同时将数值计算结果与实测结果进行比较,验证了二维仿真中考虑绕组端部磁场影响的模型的合理性,为SRM性能优化及温升和噪声地研究提供了理论依据.     

强磁场永磁机构组装过程的动态有限元分析

提出一种外磁场按任意规律变化时,永磁材料特性的数值模拟方法。该方法将Preisach磁滞模型和有限元法相结合,完成对强磁场永磁机构装配过程的动态磁场分析。所提出的方法将永磁材料包括局部回线在内的磁滞特性包含到数学模型中,在合理的假设下,考虑了计及磁滞效应的"旋转磁化"。该方法只需要利用永磁材料的极限磁滞回线即可完成分析计算,避免了采用大量实验统计方法确定传统Preisach磁滞模型的分布函数。通过与传统简化计算方法(电流片等效法)和实验结果的比较,证明了所提方法的有效性。     

基于解析Preisach模型的非晶合金磁滞特性模拟

作为一种高磁导率、高频损耗低的软磁材料,非晶合金已广泛应用于高频变压器等电磁装置。如何准确、快速模拟其固有的磁滞特性对设备的优化设计具有重要意义。针对经典Preisach磁滞模型数值求解耗时、分布函数辨识复杂、模拟非晶合金磁滞特性精度低等问题,提出了一种可准确快速模拟非晶合金磁滞特性的解析Preisach模型。首先针对非晶合金不可逆磁化分量分布函数,基于非晶合金磁滞特性曲线实验数据利用特殊解析函数进行拟合,然后在基于积分法得到闭合形式Everett函数的基础上构建了非晶合金不可逆磁化分量。引入了含参双曲正切函数表征非晶合金可逆磁化分量,继而通过线性叠加的方式得到了解析Preisach模型。将该模型对非晶合金磁滞特性模拟结果以及损耗计算结果与实验结果进行对比,发现相对误差小于10%,并且该模型数值求解简单、易于仿真实现,具有较高的准确性与实用性。     

干式空心电抗器工频磁场屏蔽方法的研究

干式空心电抗器运行时会在周围产生较大的漏磁场,是电力系统中电磁污染源之一.为解决此电磁污染,基于工频磁场屏蔽原理,探讨干式空心电抗器的漏磁场屏蔽方法.采用Ansoft软件的涡流场有限元计算模块,分别对电抗器上端、下段及外围漏磁场进行分析,通过仿真计算不同屏蔽方式对电抗器磁场、电感及电流分布的影响.同时生产附带外围屏蔽的电抗器样机一台,和普通电抗器做漏磁场测试对比.最后结合仿真结果和根据实际可行性,给出了工程上的应用建议.     

电抗器铁芯振动噪声的多场耦合分析方法

针对电抗器铁芯磁致伸缩导致的振动噪声问题,提出在瞬态电磁场方程和结构力场方程及声场方程的基础上建立物理模型。从多物理场耦合的角度,对一台三相串联铁芯电抗器的磁场分布、铁芯磁致伸缩位移、铁饼间的麦克斯韦力、应力和声压级进行计算。对磁致伸缩和麦克斯韦力作用下的振动位移和声场分布分别分析,得出磁致伸缩是电抗器铁芯振动的主要原因。实验研究表明,增加修正系数后的电抗器振动噪声仿真结果与实测得到的电抗器振动噪声基本一致,满足工程需要,证实多场耦合分析方法可用于电抗器设计阶段对铁芯噪声进行预估。     

电磁脉冲模拟器仿真与实验研究

为了获得电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布情况并用时域有限差分法对自建的电磁脉冲模拟器进行了建模和数值仿真,并用三维瞬态电场测量系统和瞬态磁场测量系统实际测量了模拟器工作区间内的瞬态电磁场。仿真和测量结果表明,该电磁脉冲模拟器可产生上升沿为20~30ns的强电磁脉冲,且二者吻合较好。基于建立的模型得到了有界波电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布规律:电磁脉冲强度由工作区间中心向两侧逐渐减小,随高度的增加,电磁脉冲强度逐渐增大。基于上述模型通过数值仿真可检验电磁干扰和电磁防护实验结果的准确性。     

非晶纳米晶可控电抗器三维磁场分析

采用有限元软件Magnet对单相非晶纳米晶可控电抗器进行了三维有限元仿真。通过建立三维简化模型、对其在不同电压下进行三维时谐场分析,获取了控制特性数据及三维磁场分布。仿真与实验结果表明,磁场分布的数值计算与控制特性的实验相符合。该方法有助于精确了解非晶纳米晶可控电抗器的内部磁场分布和控制特性,对电抗器的工程设计与运行分析具有有益的理论指导与实践参考价值。     

叠装式干式空心电抗器温度场仿真与实验分析

电抗器的热稳定校核是生产设计中的重要指标,温度监测是检修维护的重要环节。电抗器温升过高造成包封绝缘损坏,严重时引发烧毁事件。文中基于有限元的方法,运用电磁场-流场-温度场理论对三相叠装式干式空心电抗器进行了温度场的仿真计算,提出了电抗器包封温度在轴向上和径向上的分布规律。研制基于物联网模式的干式空心电抗器温度在线监测系统,对某变电站内电抗器进行了多点温升测试。通过对比分析,仿真值与测量值吻合良好。研究成果能够为干式空心电抗器的温度在线监测与故障诊断提供理论基础和参考依据。     

基于多物理场耦合的特高压并联电抗器振动噪声仿真分析与实验研究

为全面研究特高压并联电抗器振动噪声特性及预测大小,考虑电抗器振动噪声产生机理,建立了基于多物理场耦合的电磁-结构-噪声全过程仿真电抗器模型。基于场-路耦合的电磁学理论,采用虚位移原理计算了电抗器电磁力;基于电磁-结构耦合的动力学理论,以电磁力为载荷,求取电抗器振动特性与振动速度;基于结构-噪声耦合的声学理论,以电抗器振动速度为载荷,分析了电抗器噪声分布;通过实验验证了模型的准确性。研究结果表明:油箱表面振动信号可反映电抗器内部运行状态,送电瞬间电抗器从暂态过渡到稳态需1.5个电流周期,电抗器振动以100 Hz为主振频率,噪声集中于100 Hz为中心频率的1/3倍频带,最大噪声为83.2 dB。分析研究结果为电抗器的减振降噪提供了理论支持。     

干式空心电抗器周围工频磁场分布

电抗器产生的强磁场是变电站内电磁污染的主要来源,对周围其他电气设备的运行以及变电站职工作业均构成安全隐患.本文建立了考虑涡流影响的空心电抗器磁场混合有限元模型,通过计算分析将场域外边界确定在电抗器组所在区域的7倍处是合理的.对500kV变电站的35kV品字形排列电抗器组进行了仿真计算,计算结果与该电抗器组实测值的比较表明,本文建立的混合有限元模型可对空心电抗器组的磁场分布进行评估,为电力部门选择更好的安装方式提供理论依据.另一方面,根据空心电抗器周围磁场的分布规律,建立一定的预警机制,为其他电气电子设备安全运行和变电站职工安全作业提供保障.