Analysis on the Magnetic Shielding Effectiveness of DC Current Comparator

There are magnetic interference problems in the applications of DC current comparator. Analysis on the magnetic effectiveness which is applied by the external magnetic field is introduced in this paper. The effectiveness is proved by the actual results which are compared with the magnetic- circuit method and the finite element method. In addition, the reference comment is given which can be used in the practical work of DC current comparator shield design.

架空地线临界融冰电流估算方法研究

架空线路覆冰是影响电网正常运行较为严重的灾害之一,尤其地线更易出现覆冰,有必要对架空地线直流融冰电流进行计算,而现有的经验公式及应用较多的布尔斯道尔夫融冰电流计算公式较为复杂,且有些参数测量困难。因此,该文提出一种用于快速估算已知架空地线型号在不同风速、环境温度、覆冰厚度条件下临界融冰电流的方法,通过分析地线融冰物理过程,利用有限元软件搭建仿真模型,经模型计算得到数据集,然后采用多元线性回归拟合得到相关变量的函数表达式,并与计算值进行对比。

新型永磁无刷直流电机气隙磁密分析

针对微纳卫星飞轮用单圈磁钢无刷直流电机气隙磁密低且干扰磁密大的缺陷,提出了一种新型双圈磁钢构型的无刷直流电机。介绍了飞轮及新型无刷直流电机的结构和工作原理,基于等效面电流法建立新型无刷直流电机的数学模型,推导了气隙磁通密度公式。采用有限元法对有效气隙磁密和干扰磁密进行了磁密分析,结果表明,与传统无刷直流电机相比,新型无刷直流电机有效气隙磁密由0.45T提高到0.55T,气隙平顶宽度由54°拓宽到87°,干扰磁密由0.31T降低到0.065T,有效提升了电机的稳定性能和力矩输出性能,降低了功耗。

观音岩水电站主变压器直流偏磁在线监测系统研究及应用

提出一种基于主变中性点电流、变压器温度信息和噪声信号的主变直流偏磁监测系统。主变中性点电流采用柔性光学电流互感器进行采集,解决了传统霍尔元件测量中性点电流精度低、容易受干扰、绝缘差等问题。系统综合利用中性点电流、温度和噪声等多种检测信号,能够实现主变直流偏磁的异常情况检测,同时方便用户大量搜集第一手资料,为深入研究主变直流偏磁抑制奠定基础。该方案具有良好适用性,可推广至存在同类风险的变电站和电厂。

金属体在海水中运动产生的感应电场建模

分析了金属体在海水中运动产生感应电场的机理。采用镜像法推导了水下垂直和水平直流电流元在海水中的电场表达式,进一步导出了海水中运动金属体切割地磁场而在海水中产生的感应电场数学模型,并计算分析了运动金属体的感应电场大小及空间分布。仿真计算结果表明,20m长的金属椭球体,以4m/s的航速在水下10m航行时,在水下30m左右感应电场的量级为nV/m,并且该电场在空间分布上有明显的特征。

基于等效导热系数的直流电缆稳态载流量简化有限元算法

文中提出一种直流电缆的两层简化结构,以减少应用有限元方法计算直流电缆稳态载流量的计算量,增强其计算效率。将直流电缆结构等效为两层:将除线芯外的各层等效为一层,与线芯构成两层简化结构。等效层的等效导热系数由除线芯外其余各层的导热系数的调和平均数算得。在算例验证中,针对DC 200 k V YJQ41 1×1000+2×12型号直流电缆,分别用有限元方法计算了该电缆原始结构和两层简化结构不同敷设条件下的给定电流时的线芯温度,并与厂商给出的该型号电缆的技术数据参照对比,证明了应用等效导热系数简化电缆结构以进行有限元求解的结果是准确的。之后文中比较了上述计算过程中两种结构下有限元方法的计算量,比较结果表明,两层简化结构的计算量较原始结构的计算量有显著的减少。

直流电机换向有限元仿真模型的研究

电刷换向是直流电机的特有现象,换向将引起电弧火花、换向噪声、电磁干扰等诸多问题。由于换向过程非常复杂,目前的解析数学计算难以准确计算换向电流。该文采用一种由开关元件构成的电路模拟直流电机的换向过程,在有限元软件Ansoft Maxwell对直流电机进行仿真分析,从而获得传统解析计算难以计算的换向数据,提供了一种简单快捷的预测换向电流的方法。换向电流的解决,也给解决换向相关问题指出了一条捷径。

空间电荷条件下超、特高压直流复合绝缘子电压分布

针对高压直流输电线绝缘子沿串电压分布问题,提出按离子流场模型求解。采用有限元迭代方法,求解了离子流场控制方程。对±500 kV直流复合绝缘子沿串电场及电压分布进行了计算,并与不考虑空间电荷条件下的静电场求解结果进行了对比,通过与试验测量结果比较,验证了考虑空间电荷时,计算结果更接近实际测量结果,并将该方法应用于特高压±800 kV直流绝缘子沿串电压分布问题的计算求解中。结果表明,由于电晕产生电荷的抑制作用,绝缘子在高压端及低压端的电压和电场强度均有较大改变。得到了不能将直流绝缘子沿串电压分布问题简化为无电荷影响的模型求解的结论,建议采用离子流场有限元迭代计算方法求解该问题。

混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元低过载电流开断特性优化设计研究

灭弧熔断器单元是混合型直流熔断器的重要组成部分,其承担着为高速开断器提供介质恢复时间及直流灭弧开断功能,由于直流灭弧熔断器开断低过载电流能力较弱,易出现过热、喷弧等故障导致开断失败。该文针对这一问题,结合仿真与试验分析直流灭弧熔断器低过载电流开断困难机理,并在此基础上提出设置熔体薄弱狭颈的解决方案,改进设计了额定2000V/1600A混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元,进行故障电流开断试验,试品成功开断了2k A低过载电流及7k A短路电流,验证了改进方案的正确性,相关结论可应用于混合型直流熔断器灭弧熔断器单元的设计,能有效提升混合型直流熔断器的保护能力。

±160kV交联聚乙烯直流海底电缆动态载流特性试验及仿真研究

为了给直流电缆线路运行限值的制定以及运行余量的动态调控提供依据,开展保护套管直埋敷设方式下160 kV直流电缆1 h、1.5 h、4 h下的动态载流试验,获得了直流电缆导体、铅护套以及铠装层温度随着短时过负荷时间的变化规律。同时利用有限元仿真软件Comsol Multiphysics建立了160 kV直流海底电缆的暂态温度场模型,对不同应急负荷情况下的电缆温度进行仿真计算,结合实验数据对仿真模型的可靠性进行验证,并分析直流电缆各部分材料导热系数对仿真结果的影响。

应用谐波平衡有限元法的变压器直流偏磁现象分析

应用谐波平衡有限元法对电力变压器直流偏磁现象进行研究。根据稳态激励下电磁场的周期性,以谐波形式表达电路和磁场中的变量;通过对铁心磁阻率的谐波分解,建立了考虑场路耦合关系的谐波平衡有限元方程。通过直接求解激磁电流和磁矢量位的谐波解,分析了直流偏置量与直流磁通之间的关系并得到各次谐波状态下磁通分布的局部涡旋效应。同时应用爱泼斯坦方圈铁心模型进行了不同直流偏置量下的直流偏磁实验,计算结果和实验结果吻合较好,证明了该方法在直流偏磁现象研究中的有效性。

无刷直流电动机转子退磁故障的检测方法

为了研究无刷直流电动机的转子退故障,基于Ansoft/Maxwell软件平台,设置转子退磁故障,建立求解电机反电动势的有限元模型;基于Ansoft/Simplorer软件平台,建立无刷直流电动机系统的仿真模型。在电机稳态运行下,对定子电流进行傅里叶分析,研究并建立基于定子电流监测转子退磁故障的仿真模型:退磁故障与特征频率的关系、退磁故障程度与特征频率幅值的关系。进一步,采用基于转矩常数估计的方法对无刷直流电机的转子退磁故障进行监测。仿真结果表明,在转速波动较小时采用定子电流分析法的效果更好,在转速波动较大时,采用转矩常数估计法可以在线监测无刷直流电动机转子的退磁故障。

500kV电力变压器直流偏磁损耗特性的仿真研究

局部过热是变压器发生直流偏磁现象时的一个重要特征。为了较为准确地分析变压器直流偏磁时的损耗特性及其诱发的局部过热问题,文中基于电路—磁路模型计算了500 kV变压器直流偏磁时的励磁电流,然后以此为边界条件建立了变压器的有限元分析模型,仿真研究了500 kV变压器的漏磁场和结构件损耗随直流分量的变化规律。计算结果表明,直流偏磁时,励磁电流、漏磁场、夹件和油箱表面的涡流损耗均随直流分量的增加呈现增大趋势。当变压器铁心工作在磁化曲线的饱和段时,励磁电流、夹件和油箱表面的涡流损耗的增幅加剧,可能会出现局部过热现象。研究结果可为变压器直流偏磁耐受性能分析提供理论依据。

SF_(6)气体正极性电晕放电特性仿真研究

为了研究SF_(6)气体正极性电晕放电特性,采用有限元仿真软件COMSOL的流体动力学-化学混合数学模型,对针-板间隙SF_(6)气体正极性电晕放电过程进行了仿真,研究了不同外加电势、间隙距离、初始粒子数密度条件下的电晕放电特性。得到主要结论如下:放电过程可分电流上升、电流下降以及电流趋于稳定3个阶段,电流上升阶段是由于电子崩形成所致;电流下降阶段是由于针尖区域电子数量减少,电离反应减弱,正离子云团远离针电极所致;电流趋于稳定阶段是由于电子崩过程基本结束,正离子云团在远离针尖区域漂移速率减缓所致;脉冲电流上升和下降耗时与外加电势负相关、与间隙距离正相关;脉冲电流峰值及稳定值与外加电势正相关、与针-板间隙距离负相关;针尖粒子数密度由1×10^(9)~1×10^(14)m^(-3)变化时,脉冲电流上升耗时、下降耗时、电流峰值以及电流稳定值与针尖初始粒子数密度关系不大。

无刷直流电动机转子涡流损耗及其对温度场影响

转子涡流损耗主要由绕组电枢磁场的空间谐波和时间谐波以及槽开口引起的气隙磁阻变化产生。表贴式永磁无刷直流电动机由于其永磁体和保护套材料具有较好的导电性能,因此会在转子内产生一定的涡流损耗,引起转子发热。采用时步有限元方法,针对一台额定功率30 kW、4极3相,额定转速8 000 r/min的表贴式永磁无刷直流电动机,分别计算了空载和负载时转子永磁体及保护套内的涡流损耗。同时也对比分析了将保护套材料由不锈钢改为碳纤维后,转子内涡流损耗的变化情况,研究了保护套材料属性对损耗及温度场的影响。通过与样机温升实验的数据对比,说明该涡流损耗计算模型有一定的精度和准确度,对电机的优化设计具有指导意义,有较好的工程应用价值。

场路耦合的直流牵引供电系统杂散电流扩散模型

场路分离的杂散电流计算中,电阻网络模型的钢轨对地过渡电阻参数受地电位分布计算中的道床和土壤电阻率的影响,难以准确反映杂散电流扩散分布。提出了场路耦合的仿真模型,通过对直流地铁回流系统中的空间及导体结构进行区域等效,以直接边界元法建立杂散电流扩散场模型,获得表征杂散电流扩散分布的散流系数矩阵与散流互阻矩阵并进行存储;将直流牵引供电系统等效为多时变电源集中电路,利用散流互阻矩阵对牵引供电系统等效电路进行修正,建立以列车运行图为驱动的杂散电流动态仿真模型。仿真结果与CDEGS软件对比,钢轨电位误差在2.04%以内,隧道面上电位误差在1.09%以内,仿真计算速度提升了83.32%。案例分析表明,大部分杂散电流从牵引所间距较大的区间泄漏;该线路钢轨对地过渡电阻大于3.76Ω·km时,其变化对钢轨电位峰值影响较小;当过渡电阻值大于6.94Ω·km时,钢轨泄漏电流密度小于2.5 mA/m。

直流屏中用分流器取代霍尔元件为蓄电池电流取样

在不降低直流屏可靠性的前提下,为降低直流屏的生产成本,尝试用分流器取代价格较贵的霍尔元件对铅酸蓄电池电流取样,经反复试验取得成功。

船舶水中电场分析方法研究综述

结合船舶发展的最新趋势,阐述船舶水中电场分析的重要意义及其在船舶电力系统研究领域的重要地位.从理论上计算分析船舶在水中所处的电场,通过调研整理水中电场理论建模方法的研究进展,根据点电极、电偶极子等不同种类模型对其进行分类论述.对船舶在水中电场的测量进行了评述,包括测量方法和畸变电场导致的测量误差.最后分析了船舶水中电场的模拟实验,并对水中极低频电场的测量实验关键技术进行了分析与总结.

直流换流站接地极对变压器中性点电流的影响

昭阳电厂在江城直流单极输电情况下,出现电厂主变压器异常振动的现象,同时监测到中性点直流高达59A。为此,对广东境内鹅城变电站的直流接地极进行分析,利用空间三维电磁场有限元仿真地中散流,得到目标电网的地表电势,通过简化广东220kV交流电网得到昭阳电厂主变压器中性点电流。最后,就中性点直流分量对变压器产生的影响进行评价。

基于有限元方法的直流输电接地极多层土壤地电位分布计算

高压直流输电单极-大地回路方式运行时入地电流会在接地极周围的土壤中产生强电场,会对接地极附近电网的电力设备和地下金属管线等产生影响。针对接地极周围实际土壤的分布情况,建立了典型土壤模型和多层土壤模型,采用有限元法对典型接地极的地电位分布进行计算。比较了采用典型土壤模型和采用多层土壤模型下的直流输电接地极的接地特性以及对地面电位分布的影响。计算结果表明,在极址附近,接地极所在层土壤电阻率对接地电阻和跨步电压的影响较大,在离接地极数十公里范围内,深层土壤电阻率对地表电位的影响较大。