考虑火花效应的接地装置冲击散流特性有限元计算分析

为了计算输电线路杆塔接地装置的冲击散流特性并考虑火花效应的影响,本文结合土壤击穿模型,采用有限元法(FEM)求解了非线性电阻率下的磁准静态方程,模拟了雷电流的地中散流及土壤电离的过程。随后,讨论了土壤击穿模型参数对冲击接地电阻的影响,分析表明:土壤临界击穿场强E_c是影响冲击接地电阻的主要参数,为简化计算并考虑土壤分散性的平均影响,建议取E_c=3 kV/cm,剩余电阻率系数k及电阻率衰减系数n的影响较小,建议取k=7%,n=0. 75。最后,进一步补充计算了垂直接地体、针刺型接地体及实际接地装置的冲击散流特性,为实际输电线路杆塔接地设计与分析提供参考。     

基于自适应网格控制的10 kV油浸式变压器多物理场仿真计算

为避免变压器多物理场计算过程中全局加密带来的网格冗余,提出一种基于误差分析的网格自适应剖分方法。首先采用棱边有限元法进行磁场分析确定变压器损耗分布,进而采用有限体积法进行温度流体场分析确定变压器初始温度流体场分布,基于提出的变压器温度流体场计算单元误差计算式,可有针对性地提取出变压器温度流体场计算过程中数值计算误差大的单元,从而实现网格的自适应加密。分别以x、y、z方向上流体流速为误差控制量,进行3次网格自适应加密,第3次自适应加密后的整体网格是全局加密下网格数量的65.6%,计算时间缩减36.0%,同时变压器各测温点以及绕组热点温度计算值与温升试验值之间的最大绝对温差不大于3℃,验证了仿真结果的准确性。研究为变压器多物理场计算网格质量优化控制提供参考。     

树木对10kV配电线路防雷性能的影响

10kV配电线路所处的复杂地理环境、线路高度,树木等会对雷击位置、雷击过电压产生影响.运用产生雷击距里这个概念建立了雷击位置判断模型及过电压计算模型,仿真分析树木对线路防雷性能的影响.仿真结果表明：对于10 kV配电线路,位于特定位置并具有一定高度的树木能降低线路遭受直击和反击的次数.但会增加感应过电压给线路带来的威胁;树木对于10 kV配电线路防雷性能的综合影响随着树木位置及高度的改变而不同,合理管理树木才能达到保护线路的目的.     

10kV配电线路带电作业遮蔽用具——绝缘毯温升特性分析

10kV配电线路带电作业过程中,为避免作业人员发生触电事故,需采用绝缘毯等绝缘遮蔽用具对带电体进行包裹遮蔽。通过温度—流体场耦合方法模拟了10kV配电线路带电作业时绝缘毯的温升和散热过程,分析了绝缘毯的材料、长度、厚度、风速和日照强度等对绝缘毯温度分布的影响。结果表明,相同条件下,树脂绝缘毯的温升低于橡胶绝缘毯;绝缘毯包裹厚度的减小和风速的增大对绝缘毯的散热具有一定的促进作用;日照强度升高100W/m2时,橡胶和树脂绝缘毯的温度分别升高0.9、0.8K左右,日照是绝缘毯温度过高的主要因素之一;虽然树脂绝缘毯的散热性能更好,但其熔点较低,在高温重负荷环境下应避免树脂绝缘毯的温度过高。     

高压直流接地极单极运行对埋地管道电位的干扰与影响

为评价接地极单极运行对埋地油气管道的电位干扰情况,采用Beasy仿真计算软件建立了考虑管道阴极保护系统和管道极化效应的电路仿真模型,通过仿真计算研究了接地极不同极性、不同入地电流和接地极与管道的距离对管道的极化电位分布影响规律。结果表明：接地极的入地电流越大,管道受干扰的极化电位越大,入地电流与极化电位满足线性关系;接地极与管道的垂直距离越短,靠近接地极端的近端管道越短,管道受干扰的极化电位越大。管道的阴极保护系统会抑制部分高压直流产生的杂散电流;对于现场实际工况,需考虑管道阴极保护系统对接地极杂散电流的影响。     

变压器直流偏磁影响因素研究

为了有效地制定直流偏磁抑制措施,有必要对直流偏磁电流的影响因素进行全面的研究。基于场路直接耦合法,采用CDEGS软件建立了简化的交流网络模型,计算了不同变电站参数、线路参数和接地极形状下的变压器直流偏磁电流值。研究结果表明,接地电阻小、出线回数多、并联接地变压器台数少及含有较大地理跨度输电线路的站点具有较高的直流偏磁风险,而直流接地极的形状对交流电网的直流电流分布影响不大。研究结果可为直流接地极的选址和直流偏磁的治理提供参考。     

基于NSGA-Ⅱ算法的高压开关柜泄压通道优化设计

高压开关柜泄压通道是柜体释放内部短路爆炸过压力的关键部位,其安全可靠动作是确保设备、工作人员以及建筑物等安全的根本保障。以某7.2 kV高压开关柜为例,分析了现有泄压通道的不足,提出了泄压通道改进方案;基于带精英策略的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II),结合考虑泄压口的标准计算法(standard calculation method,SCM),对改进泄压通道的相关参数进行了优化设计,获得了泄压通道的最优改进方案。结果表明:通过在开关柜顶部加装缓冲室和引弧通道,可有效弥补现有泄压通道的不足;泄压通道改进后,柜门和隔板所受平均冲量和压力峰值均明显下降,且泄压盖尺寸和缓冲室、引弧通道体积越大,泄压效果越好。所提出的优化设计方案提升了开关柜的安全性和可靠性,研究结论可推广至其它电压等级的高压开关柜。     

螺栓紧固型接触电阻数值拟合及等效方法

接触电阻是影响电气设备电流场与温度场计算的重要参数,本文提出一种基于单位面积接触电阻的金属搭接接触电阻数值计算模型,用于计算不同工况下的搭接铜排的电流密度分布与热功率分布,并试验获得了裸铜排、镀镍铜排单位面积接触电阻与温度及压强的定量关系。利用上述计算模型与试验参数,通过电磁-应力耦合计算分析了搭接面积为60 mm×60 mm、50 mm×50 mm镀镍与裸铜排试品在不同扭矩下的接触电阻,并与测量结果进行了对比,仿真与试验结果最大相对误差7. 00%,证明了计算方法的准确性。此外,该接触电阻模型不仅可以应用到开关柜温度场计算,还可推广到其它材料搭接的接触电阻计算。     

柔性石墨复合接地材料及其在输电线路杆塔接地网中的应用

针对电力接地领域现行金属接地材料通常面临的腐蚀、运输施工难度大、与土壤间隙大、易被偷盗以及高成本等问题,研发一种柔性石墨复合接地材料。首先对该新型接地材料的接地特性作简要阐述,分析了接地材料电磁特性对冲击接地电阻的影响,进一步地对新型接地材料进行结构改进,制备了扩径石墨复合接地材料。接着对该新型接地材料在输电线路杆塔接地应用的可行性进行分析。最后将该新型接地材料在110 kV输电线路杆塔接地工程中的应用作简要阐述,表明了柔性石墨复合接地材料在恶劣地质条件下能够满足实际工程要求。     

地铁牵引系统对地表电位影响时域仿真

为了掌握地铁牵引系统引起交流电网直流偏磁的机理,以地表电位为对象,开展地铁牵引系统对临近地表电位影响的时域仿真研究。首先建立了包含轨道、轨-地过渡电阻、隧道、结构钢筋及排流网的地表电位时域仿真模型,随后利用上述模型模拟了列车出站、列车进站、多列车同向运行、多列车上下行运行等工况下所产生的地表电位时域波形。结果表明,偏磁电流与地表电位的时变性源于牵引电流与杂散电流的时变性,且地表电位大小、极性及达到峰值的时刻同时受到列车、观测点、牵引站之间相对位置的影响;多辆列车运行时,当运行间隔增大,各列车产生的地表电位的叠加作用减弱,地表电位时域波形表现为“间歇性”振荡,反之,运行间隔减小,各列车产生的地表电位的叠加作用增强,地表电位时域波形表现为“连续性”振荡;此外,当上下行列车同时进出站时,可能引起地表电位的局部较大脉冲。综上所述,地铁牵引系统时变的地铁牵引电流、列车位置、运行间隔、数量、运行状态等因素共同作用是造成直流偏磁电流及其产生电位极性、峰值与振荡频率变化的主要原因。最后,通过试验实测对仿真模型与所得结论进行了验证。