基于场–路–运动耦合模型的超导电动悬浮列车特性研究

基于动态电路理论,该文建立"8"字形零磁通轨道线圈无交叉连接超导电动悬浮列车系统中悬浮导向结构的等效电路模型,推导超导磁体与轨道线圈之间的时变互感计算公式,采用能量法求解列车的悬浮力、导向力及磁阻力;利用日本山梨磁浮试验线的实测数据对等效电路模型进行验证。在此基础之上,最后建立"8"字形零磁通轨道线圈交叉连接系统场–路–运动耦合模型,研究电动悬浮列车的动态运行特性,揭示电磁力随横向偏移、悬浮高度的变化规律,同时阐述轨道线圈感应电流的形成机理。文中的研究结论将为国内超导电动悬浮技术的发展提供重要参考。

大型发电机机网动态分析的机–场–路–网耦合时步有限元法建模

为了更完善、更准确地研究系统扰动对大型发电机及电网的影响,建立了机–场–路–网耦合时步有限元仿真模型,实现了多段集中质量块弹簧机械轴系–电机二维瞬态电磁场–外电路–电网的全面耦合。模型不仅充分考虑了动态过程中不同时刻电机内电磁场畸变、饱和、涡流集肤效应及输变电系统参数等重要因素的影响,同时还进一步详细考虑了机械轴系的动态过程,包括各轴段传递的扭矩、阻尼转矩及各轴段转速的不同变化等因素的影响。为验证所建模型,对水力发电设备国家重点实验室内的动模实验系统搭建了仿真模型,并对机组120误同期并网工况进行了仿真及实验对比分析,结果表明该机–场–路–网耦合仿真模型正确、可靠。

500kV自耦变压器绕组短路特性分析

因自耦变压器具有体积小、效率高、电压变化率低等优点,目前被广泛应用在特高压建设的骨干网架中,但近年变压器短路频发,对电网带来严重影响,而500 kV等级自耦变压器所占比例很大,因此对500 kV自耦变压器短路性能展开研究非常重要。为此,基于有限元方法,根据实际500 kV自耦变压器参数,建立了绕组的场–路耦合模型,验证模型的正确性,并根据绕组实际电气连接特点,考虑低压–公共绕组运行和公共–串联绕组运行两种情况,计算绕组漏磁场和短路电动力并进行对比分析,总结漏磁密及电动力分布相应规律,所得结果可大大提高电网的安全可靠性。

基于隔直装置全局优化投切的直流偏磁治理方法

由于缺乏对直流电流全局分布的考虑,传统隔直装置投切方法容易造成区域内其他变压器出现中性点直流电流被动超标。为了有效地指导偏磁治理工作,提出一种基于隔直装置全局优化投切的偏磁治理方法。首先根据直流电位衰减规律确定交流系统建模范围,其次结合交流系统等效电阻网络、变电站与接地极地理位置分布情况,采用场–路耦合分析思想建立全局隔直装置优化投切数学模型,最后以全局中性点直流电流最大值最小为目标进行寻优,得到最优投切方案。通过宜昌地区电网实际参数验证所提方法(基于穷举法寻优)隔直效果优于传统方法,同时为了保证在交流系统规模扩大后寻优的效率,采用多种智能方法对优化问题进行求解,验证了智能算法同样可以实现趋近于穷举法的隔直效果。

大型半速汽轮发电机非全相工况下转子涡流损耗的研究

发电机不对称运行时,会产生负序电流,负序电流会在转子表面感生一定的涡流损耗,这将导致发电机涡流损耗增大,温升变高。而非全相运行属于一种较为严重的不对称故障状态,所以对发电机非全相运行时转子表面涡流及涡流损耗的研究就显得尤为重要。首先,为了准确分析计算发电机非全相运行时转子表面涡流和涡流损耗,建立了用于单机无穷大系统动态分析的场–路–网耦合时步有限元模型,分析计算了发电机额定并网运行时变压器高压侧一相和两相断开的非全相工况下,产生的负序电流在转子表面感生出的涡流损耗,揭示出转子各部分涡流损耗的分布规律。其次,计算了发电机额定并网工况下转子涡流损耗,将计算结果与非全相工况下的结果进行了对比分析,得出一些有价值的结论。最后,为了分析槽楔连接方式对转子涡流损耗的影响,分析计算了槽楔短接和断开两种情况下的转子表面涡流损耗,结果表明槽楔不同的连接方式对转子各部分涡流损耗有很大的影响。