采用GT-POWER仿真的发动机进气性能优化

进气系统是发动机的重要组成部分,进气性能严重影响了发动机和整车的性能,因此设计充气效率高的进气系统是汽车工程和学术界长期以来追求的目标。利用GT-power建立了某4缸汽油发动机的工作过程模型,在验证了该模型的准确性后,通过对进气系统管道长度与直径的改变,找出了充气效率的影响规律,对进气系统进行了优化,并验证了该优化方案的准确性。

并联电抗器补偿方案对500 kV海底电缆沿线过电压的分布影响

交流海底电缆是海上风电场交流输电技术的重要组成部分,但其充电电流问题限制了其在远距离、大容量海上风电中的应用。文中基于HYJQF41-F290/500 kV型号的单芯交流海底电缆,研究了该电缆在远距离、高压输电中不同工况下的沿线过电压分布情况。首先,建立该电缆的仿真模型,并对其参数进行修正。然后,针对并联电抗器的不同补偿度,对单端补偿、两端补偿等配置方案下并联电抗器的容量进行分析计算。最后,基于高压、远距离风电场模型中单相接地故障、合分闸等工况,对不同无功补偿方案下海底电缆沿线过电压的分布规律进行仿真研究。研究结果表明,海底电缆的最大过电压随着补偿方案的不同而出现在不同的位置。基于此,文中给出了在不同补偿方案下高压海底电缆选型以及变电站设备绝缘水平设计时过电压的选取方法,对工程实际具有一定指导意义。

干式空心并联电抗器绕组绝缘状态在线监测方法

干式空心并联电抗器用于无功补偿与抑制工频过电压,在电网中的数量和容量日益增加,事故率却高居不下,其中,绕组匝间绝缘故障占比高居首位,亟需有效的绕组绝缘状态在线监测手段。利用有限元软件对干式空心并联电抗器进行“场-路”耦合仿真,通过分析其绕组异匝和同匝股间短路的电、磁、力变化特征,研究绕组匝间短路故障的发展过程、形成机理,探求便于故障监测的敏感状态量,提出了基于有功功率损耗变化率的绕组绝缘状态在线监测方法。研究结果表明:绕组异匝股间短路对电抗器电、磁、力等物理参量的影响大于相同位置同匝股间短路工况,且异匝股间短路发生在电抗器绕组端部的影响最大。有功功率损耗对电抗器绕组绝缘故障发展的过程反应敏感、易于监测,可通过选择合适的绝缘故障预警值和绝缘失效值,基于有功功率损耗变化率进行状态判断,能够实时发现电抗器绕组绝缘故障,便于及时采取措施,阻止故障蔓延。

10kV空心电抗器周围工频磁场的简化计算及影响范围

10 kV空心电抗器是110 kV和35 kV变电所中重要的工频磁场源。现有的空心电抗器周围工频磁场的计算方法需要电抗器的详细设计数据,而这些数据通常是制造商的技术秘密。笔者采用只需电抗器的铭牌参数和外形尺寸的简化方法分析10 kV空心电抗器周围的工频磁场分布。并用该方法分析电抗器的设计、布置等对周围磁场水平的影响。根据相关标准限值对这种电抗器的工频磁场暴露和干扰影响范围给出了定量的评价,可供变电所设计时参考。

基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术

干式空心电抗器在长期运行中由于绝缘老化而故障频发,其中匝间短路故障率最高。建立电抗器匝间短路故障等效电路模型,分析了匝间绝缘短路故障引起的电抗器功角变化特性,基于此提出一种基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术。采用改进中值滤波算法对原始数据进行去噪处理,通过修正理想采样频率法消除了非整周期采样带来的采样误差,利用谐波分析法获取电抗器的功率因数角。试验结果表明,所提技术可以实现对电抗器的少匝匝间绝缘短路故障的有效监测。

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。

35kV三相空心电抗器组的磁场分布

干式空心电抗器产生的强磁场是变电站内电磁污染的主要来源。为此,总结分析了现有的空心电抗器磁场计算方法,并基于场-路耦合计算模型对三相干式空心电抗器组建立了仿真模型。对35kV品字形排列电抗器组进行仿真计算,计算结果与该电抗器组测量值相符。研究得出了三相空心电抗器组的安装高度和相间距离对周围工频电磁场分布的影响:电抗器周围的磁感应强度随着支柱高度的增加而降低,但仅限于距离电抗器较近的范围内;增大相间距离,对电抗器周围工频磁场的分布改善较小,反而增加了电抗器所需要的安装面积和泄漏磁场的分布范围,对于改善泄漏磁场分布并没有较大的实用价值。

单极性纳秒脉冲介质阻挡放电电荷传输特性实验分析

单极性高压脉冲电源激发介质阻挡放电(DBD)产生非平衡态等离子体具有很好的前景。为此,基于单极性ns脉冲电源实验研究了DBD电荷传输特性。通过改变实验条件,同时也研究了不同情况下放电的电荷传输以及能量消耗。研究了介质阻挡层厚度、介质阻挡层材料、气隙距离、施加脉冲电压幅值、重复频率和电压极性对放电电荷传输特性的影响。实验结果表明,随着介质厚度、气隙距离、施加脉冲电压幅值的增加,电荷传输量及放电能量增加;电压极性和重复频率对电荷传输特性影响很小;电荷传输量及放电能量在介质阻挡材料为环氧树脂时略大。

空心与铁心电抗器工频磁场测量与分析

试验表明干式铁心电抗器工频磁场对环境影响小 ,优于空芯电抗器。空心电抗器磁场强度随距离变远而减弱 ,一般在数十 m T及以下。

干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术

首先分析了干式空心电抗器匝间短路故障模型,在此基础上提出一种基于功角变化的电抗器匝间绝缘故障在线监测方法,功角测量的精度是实现该方法的关键要素。通过比较快速傅里叶变换法、汉宁窗插值快速傅里叶变换法和汉宁窗插值改进基波相位分离法的误差,分析了频率波动和谐波干扰对功角测量的影响。此外,设计了一种由监测装置、干式空心电抗器智能电子设备(IED)和专家软件组成的电抗器匝间绝缘故障在线监测系统。实验结果表明,汉宁窗插值改进基波相位分离法优于快速傅里叶变换法和汉宁窗插值快速傅里叶变换法,且该监测系统可有效地检测出干式空心电抗器匝间短路故障。

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。

35kV干式空心电抗器下工频磁场抑制

针对35kV干式空心电抗器下磁场较强,对周围电磁环境的影响较为突出的问题,采取了一种施加高电导率屏蔽防护体的方法来有效地减小其周围工频磁场的大小。在建立的分析模型基础上,利用混合有限元的方法,计算和分析了干式空心电抗器在采取屏蔽防护体措施后不同情形下的工频磁场分布情况,并分析了施加某屏蔽体后对电抗器电抗参数和能量损耗的影响。结果表明,所采取的屏蔽防护方法能显著地降低干式空心电抗器下方区域的工频磁场强度,且对电抗参数的影响和屏蔽体的能量损耗都在容许及可接受的范围。

大型三相空心电力电抗器相间电磁力计算

从电磁场的基本原理出发,求得了计算非同轴安装情况下大型空心电力电抗器相间电磁力的解析计算公式,使得三相电抗器之间的电磁力可以通过简单的数值积分计算办法而求得,为三相空心电力电抗器的动稳定校核和故障情况下相间电磁力的计算提供了理论计算公式和便利。

35kV空心电抗器工频磁场最优抑制方式的研究分析

干式空心电抗器运行时产生的强磁场是变电站和换流站内电磁污染的主要来源,其产生的强磁场引起了变电站和换流站接地网导体的发热、对周围设备的磁干扰以及对运行人员身体健康的影响等。为此,通过有限元分析软件ANSYS的仿真,探讨了在三相一字形排列的干式空心电抗器最优工频磁场的抑制方式,对比分析了多种屏蔽方式下的磁场屏蔽效果,最终得出了在三相一字型排列的干式空心电抗器底部加钢屏蔽侧围加铝屏蔽的镂空屏蔽罩的最优磁场屏蔽方式,在这种屏蔽方式下,磁场的抑制效果最好,且对电抗器的影响较小。

煤矿乏风预热催化氧化装置的起动性能

搭建了煤矿乏风预热催化氧化实验装置,试验研究了当量加热功率、流量比例系数、进气甲烷体积分数对其起动性能的影响规律。结果表明：随着当量加热功率的增加,起动时间和起动能耗量均减少;随着流量比例系数的增加,起动时间和起动能耗量均明显增加;进气甲烷体积分数变化对升温曲线的影响不大,随着进气甲烷体积分数的增加,起动时间仅略微减少。当流量比例系数为0.35-0.40、当量加热功率为18-20 kW时,起动时间、起动耗能量和氧化床入口温度的平均增加速率均较小,装置起动性能良好。

EAST快控电源中空心电抗器的电磁屏蔽计算

针对EAST快控电源系统中空心电抗器运行时产生的磁场对周围电子设备干扰的问题,提出利用金属网屏蔽磁场的理论,通过解析计算得到单层和双层金属网屏蔽时屏蔽系数的表达式。参照现场实物建立多个三维模型,选择不同材料(DT4A,GO,1008steel)的金属网,采用三维有限元和Matlab仿真的方法,获得电抗器周围柜体屏蔽前后磁通密度的分布情况,进而分析了屏蔽系数与网孔数目、激励频率、距离的关系。结果表明,单层金属网屏蔽时,DT4A的屏蔽效果最好;双层金属网屏蔽时,DT4A/GO的屏蔽效果最好。总体而言,双层比单层屏蔽更加有效。对进一步研究空心电抗器的安全运行具有重要意义。

热老化对干式空心电力电抗器匝间绝缘操作过电压耐受特性的影响

为研究热老化对干式空心电力电抗器匝间绝缘操作过电压耐受特性的影响,进行匝间绝缘模型试样操作过电压耐受次数随热老化程度的变化规律试验,得到过电压耐受次数与热老化程度之间的函数模型。根据匝间绝缘模型试样的击穿电压、绝缘电阻、局部放电等电气参量及聚酯薄膜的断裂伸长率、拉伸强度等力学性能参量和表面形貌随热老化程度的变化规律,分析热老化对干式空心电力电抗器匝间绝缘操作过电压耐受特性的影响机理。研究结果表明:热老化不会导致匝间绝缘击穿电压、绝缘电阻、局部放电等电气性能的降低;热老化引起的匝间绝缘主材-聚酯薄膜力学性能下降是导致干式空心电力电抗器匝间绝缘操作过电压耐受特性呈指数规律下降的根本原因。该文研究成果为进一步开展多因素联合作用下干式空心电力电抗器匝间绝缘的劣化机理奠定了基础。

干式空心串联电抗器匝间短路故障特征研究

干式空心串联电抗器是电力系统无功补偿回路中的重要电气设备,其主绝缘通常采用环氧浇注结构,在实际研究中其匝间绝缘故障设置困难、试验验证成本高。为了监测是否发生匝间短路故障、提高在线监测灵敏度,借助有限元软件Comsol仿真研究了电抗器发生匝间短路时各电气参数的变化情况。首先仿真计算正常状态下电抗器的电感值和电流值,通过与解析计算结果进行比较,验证所建模型的正确性。然后在不同位置分别设置匝间短路故障点以得到电抗器各线圈层电流。最后得出其等效电阻、等效电抗、等效阻抗、功率因数、损耗因数等电气参数的变化情况。仿真分析结果表明:电抗器匝间短路故障点的位置不同,各电气参数变化率也不同,其绝对值由端部向中部、由内层向外层呈现增大趋势,且损耗因数和功率因数变化率较大,对匝间短路故障反应灵敏,可用于干式空心串联电抗器匝间短路故障的在线监测与保护。

干式空心电抗器匝间绝缘故障位置与电气参数之间关系

为了求得干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测的有效方法,建立空心电力电抗器匝间绝缘短路故障时的等效电路模型,给出了等效阻抗、等效电抗、等效电阻及损耗因数4个电气参数的计算方法。分别对不同匝间绝缘短路故障位置下串联和并联空心电抗器的电气参数进行计算,并对不同温度下各个电气参数的变化进行了研究。结果表明:在相同故障位置下串联空心电力电抗器参数变化的范围明显大于并联空心电力电抗器的变化率范围,且损耗因数的变化最大,其次是等效电阻,而等效电抗和等效阻抗的变化很小;同时发现随着电抗器导线温度的升高,空心电力电抗器发生匝间绝缘故障时的电气参数变化都在逐渐减小。建议选择损耗因数作为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障监测的电气参量,为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测提供了理论依据。

干式空心电抗器匝数的优化

针对干式空心电抗器运行时存在环流损耗而导致故障的现象，利用“等电流＋ 等匝数密度”法优化匝数，使电流分布均匀．其中借助Ｂａｒｔｙ 变换可以快速准确地计算自感、互感系数矩阵，并且考虑包封厚度和电阻的影响，使结果更加真实．结合具体实例进行优化，其结果通过ＥＭＴＰ电磁暂态程序进行仿真验证，表明环流非常小．该方法收敛速度快。