基于COMSOL的750 kV避雷器电位分布优化研究

为了解决750 kV瓷外套避雷器电位分布不均匀容易导致避雷器老化失效的问题,基于COMSOL有限元仿真软件建立了避雷器三维仿真模型,在避雷器高压端施加持续运行电压的峰值704.278 kV,低压端设置为零电位,研究了无均压电容、均压电容数量及电容量的差异化布置、电阻片数量及相对介电常数的差异化布置对避雷器电位分布的影响。结果表明,当避雷器内部无均压电容且各单元芯体电阻片数量均为46片时,最大电场强度为2.03 kV/mm,最大电位分布不均匀系数为1.554,超过1.15的阈值^(#)当^(#)1~^(#)4芯体电阻片数量分别为60、54、40、30时,不均匀系数降为1.348^(#)当^(#)1芯体并联3柱(41×1 100 pF)、^(#)2芯体并联3柱(41×700 pF)、^(#)3芯体并联1柱(43×700 pF)均压电容时,避雷器内部最大电场强度为2.198 kV/mm,最大电位分布不均匀系数为1.146,同时电容器承压也满足要求^(#)当避雷器^(#)3单元芯体的电阻片ε^(#)设置为484,其余电阻片ε^(#)仍为440时,最大电位分布不均匀系数由1.146降至1.105,降低了4.1%,同时^(#)1、^(#)2、^(#)4单元芯体上的电位分布不均匀系数较电阻片的相对介电常数均匀分布时有所增加,但仍满足要求。

基于分布式电源接入的储能变流器中点电位控制方法

以提升储能变流器的输出电压质量,研究基于分布式电源接入的储能变流器中点电位控制方法。构建分布式电源接入的储能变流器的数学模型,利用帕克变换矩阵,将储能变流器输出的三相瞬时值信号变换至dq两相同步旋转坐标系下。采用内外环结合的方式,设计平衡控制器。选取PID控制算法作为平衡控制器的内、外环控制算法,分别控制储能变流器的电流与电压,生成最终的储能变流器中点电位控制指令。利用正弦脉宽调制技术,依据控制指令驱动储能变流器功率器件的开关,实现储能变流器的中点电位控制。实验结果表明,采用该方法控制储能变流器的中点电位,直流侧电压与设定值差值仅为2 V,直流侧电流未出现明显的波动。

电瓷绝缘子破损对整串场强电位分布的影响研究

在电力输电系统中,电瓷绝缘子是重要的组成部分。电瓷绝缘子具有较强的脆性,在使用过程中因外界环境的诸多因素以及长期运行的损耗,很容易受到外界的影响而出现破坏,而不同的破坏位置对电磁绝缘子产生的影响值也不同。基于此,笔者分析了电瓷绝缘子破损与电位分布的原理,阐述了电瓷绝缘子破损种类以及产生的原因,通过建模的方式对电瓷绝缘子破损对整串场强电位分布影响进行分析,旨在为电力输电系统运行和维护提供参考。

杆塔接地体冲击电位分布特性的模拟试验

为研究雷击杆塔时经接地体泄散的雷电流在杆塔周围地面产生的电位分布及其影响,采用模拟试验的方法,在半球形接地池中对不同幅值冲击电流作用条件下几种典型形状杆塔接地极周围的地面电位分布特性进行了试验研究,测得了相应的等电位分布曲线。将所得电位分布曲线按模拟比进行换算后,估算出接地极附近地面可能作用于人体的暂态跨步电压。通过对比现有雷电流幅值概率分布的研究结果得到:雷击杆塔时有较大概率在杆塔周围地面形成可能危及人身安全的暂态跨步电势。该结论对杆塔接地体的结构设计、改进及人口密集的城市地段的杆塔安全防范措施的制定具有指导意义。

不同品种大豆分离蛋白Zeta电位和粒径分布与表面疏水性的关系

对不同品种大豆分离蛋白(soybean protein isolate,SPI)的表面疏水性、氨基酸组成及溶液的Zeta电位和粒径分布进行分析,探讨蛋白质溶液Zeta电位和粒径分布与表面疏水性的关系。不同品种SPI的表面疏水性由大到小的变化趋势为:东农46>皖豆24>黑农46>五星4>中黄13>冀NF58,品种差异对SPI的Zeta电位及粒径分布具有显著影响。相关性分析表明,SPI表面疏水性与氨基酸组成无显著相关性,表面疏水性与Zeta电位绝对值呈显著的正相关,与粒径大小呈显著的负相关。当蛋白溶液Zeta电位绝对值较大时,蛋白表面更多同性电荷间的排斥作用会减少蛋白分子的相互聚集,使蛋白溶液趋于稳定,同时降低蛋白质粒径大小。此时,蛋白质疏水基团的内卷程度降低,并更多暴露在分子表面,导致蛋白质表面疏水性增加。

云闪放电对云内电荷和电位分布影响的数值模拟

我们应用改进的随机闪电参数化方案,对两次雷暴的起、放电过程进行了二维12.5m和250m分辨率云闪模拟试验,分析表明高分辨率模拟的云闪通道几何结构、延伸范围和最大垂直电场变化等特征与观测结果更为一致,并且揭示了云闪放电重新配置云内电荷分布和空间电荷中和过程的一种新的物理图像:(1)云闪的直接物理效应是在已有的空间电荷区内沿着放电通道沉积异极性电荷、形成复杂的空间电荷分布,有效地导致云中电位和场强绝对值及静电场能量剧烈下降,使放电终止.其中:放电后在闪电通道经过主要区域,电位降到±30MV之间,垂直电场强度也降到±20kV.m-1之间,一次正或负云闪估计消耗掉107～1010J静电能;(2)云中电荷中和不是正、负空间电荷简单地直接相互抵消的瞬态过程,而是广泛分布的云中空间电荷与通道沉积的异极性电荷通过湍流交换、平流输送、重力沉降以及起电等多种因素逐渐混合并部分被中和的一个后续慢过程,其弛豫时间典型值在14～44s之间,在此期间通道感应电荷总量下降到50%以下.并残余部分电荷参与后续放电前高空间电荷密度和强电场的重建过程.

特高压交流输电线路瓷绝缘子串电位和均压环电场分布计算模型的简化

特高压交流输电线路绝缘子串电位和均压环表面电场分布计算有限元模型具有模型尺寸大、结构复杂、媒质种类多的特点。为保证计算精度,需全面分析相关因素的影响,以合理简化计算模型,提高计算效率。该文建立了特高压交流输电线路瓷绝缘子串的三维静电场有限元全模型和简化模型,全面分析了杆塔、导线、连接金具、联板及相间作用等因素对电位和电场分布的影响,最后验证模型简化的合理性。全模型和简化模型计算结果对比表明,将三相导线控制在一定长度、对杆塔合理简化、省略联板和金具并且只建立单相绝缘子串模型的简化方法可行,用简化模型代替完整模型进行绝缘子串电位和均压环表面电场分布的分析能够减小计算规模,提高绝缘子串和均压环参数优化配置分析效率。

高压直流输电单极大地方式运行时地表电位分布规律

采用有限元方法分析了直流单极大地方式运行时大范围的地表电位分布特征,并通过ANSYS软件计算了浅层和深层2种土壤结构模型下的地电位分布;同时考虑了有变电所出线、不同变电所接地电阻、江河以及湖泊等多种情况下对地电位分布的影响。研究结果表明:土壤结构对地表电位分布影响较大,采用土壤深层模型时计算结果更为准确;变电所架空出线距离直接接地极越近、线路越长、线路回数越少,其两端的电位差越大;河流对地表电位影响较小,湖泊边缘处对地表电位影响较大。

悬浮沙粒对棒形绝缘子电位和电场分布的影响

为研究空气中悬浮沙粒对绝缘子沿面电位和电场分布的影响,基于静电场有限元法建立了棒形瓷绝缘子的仿真模型,应用有限元软件计算分析了绝缘子在不同悬浮沙粒环境下的电位和电场分布。仿真结果表明:绝缘子的几何形状可影响绝缘子的电位和电场分布;空气中悬浮的电中性沙粒可小幅畸变绝缘子沿面电位和电场;悬浮沙粒带上电荷且荷质比相同时,绝缘子沿面电位和电场的畸变幅度加大,且畸变幅度受悬浮沙粒的粒径、数量、荷质比的大小和极性影响明显;空气中的带电沙粒与电中性沙粒的混合粒子群或正、负极性沙粒混合粒子群对绝缘子沿面电位和电场的畸变幅度,均小于粒子群中全部沙粒均带上相同荷质比时对绝缘子沿面电位和电场的畸变幅度。

RTV和增爬裙对支柱绝缘子电场和电位分布影响的研究

RTV涂层和增爬裙在电力系统外绝缘中多有应用,研究其对电场、电位的影响对施工以及运行都具有指导意义。以110 kV瓷支柱绝缘子为例,在ANSYS中建立了其真实模型,基于静电场有限元分析了RTV涂层厚度,增爬裙的数目、位置、形状对最大电场、沿绝缘子表面场强/电位的影响。结果表明:RTV涂层和增爬裙不改变电场和电位的整体分布,有RTV涂层后场强略有下降,随RTV涂层厚度的增加最大场强和沿面场强略有下降;随着增爬裙片数、位置、厚度和外径的变化沿面场强/电位有所变化,且随其外径和高场强区片数的增加沿面场强减少更明显。所得结果对RTV涂层和增爬裙的应用具有一定指导意义。

72.5kV真空灭弧室电位和电场分布研究

为分析72.5 kV真空灭弧室的电位分布和电场分布及其影响因素,建立了其轴对称有限元分析模型,计算了其电位分布和电场分布,研究了真空击穿的面积效应,并分析了主屏蔽罩的结构尺寸及多个屏蔽罩对真空灭弧室内部电场分布的影响。结果表明:真空灭弧室动静触头之间、触头和屏蔽罩之间的电位变化比较显著,灭弧室内部电场分布不均匀;随着触头间隙距离、触头半径及倒角部分曲率半径的增大,触头表面有效面积将增大,而灭弧室内部最大场强将有所减小;增大主屏蔽罩的半径和长度,可以使屏蔽罩两端的场强有所减小,在真空灭弧室内安装多个屏蔽罩,可以改善内部电场分布。计算结果可为高电压等级真空灭弧室的优化设计提供参考。

有限差分法计算海底管道阴极保护时的电位分布

测量了并用有限差分方法（ＦＤＭ）汁算了在装有海泥的槽中被保护海底管道表面的电位分布以及电位分布随保护时间的变化．计算结果与测量结果吻合得很好，这说明ＦＤＭ能够应用于海底管道阴极保护电位分布计算．

模块化多断口真空断路器电位和电场分布研究

为分析基于光控模块的三断口真空断路器的静态电位分布和真空灭弧室的电场分布,建立了模块化真空断路器的三维有限元分析模型。计算了竖直型和U型布置时的三断口真空断路器电位分布,采用子模型法分析了真空灭弧室内部的电场分布,同时进行了三断口真空断路器工频分压特性试验。计算与试验结果对比表明:两种布置方式下,高压端断口的试验与计算结果的相对误差<4.5%,三断口真空断路器的电压分布不均匀,高压端断口的分压超过60%,需配置合适的均压措施。计算和试验结果可为模块化多断口真空断路器的静态、动态绝缘特性设计,真空灭弧室的优化设计,多断口布置方式提供参考。

煤样破坏应变局部化与表面电位分布规律研究

为研究煤样表面电位分布与破坏局部化之间的关系,进行了煤样受载应变场及表面电位分布规律的测试,研究分析了表面电位场与煤样应变局部化和煤样破坏的对应关系。结果表明,煤样变形破坏过程中表现出明显的应变局部化特征,应变局部化集中区域是煤样损伤和破坏剧烈区域,应变局部化带往往是煤样出现破坏的位置。煤样变形破坏的表面电位场具有与应变场相似的分布特征,在损伤局部化区域表面电位场也具有集中化特征,煤样表面电位高、低电位点的连线反映了煤样的断裂面位置。

500 kV线路ZnO避雷器电位分布计算与试验分析

采用一种新的模拟面电荷—表面电荷法对研制的两种５００ｋＶ悬挂式ＺｎＯ避雷器阀片柱沿面电位分布进行了计算。计算与现场实测结果进行对比，验证了计算结果的正确性。

±500 kV直流复合绝缘子的电位分布特性

为研究±500 kV直流复合绝缘子的电位分布特性,采用动电容测量法,运用直流线路绝缘子串电位分布测量表,选用FXBZ-±500/300型棒形悬式复合绝缘子作为试品,对比了±500 kV高压直流输电线路工程双悬垂串、双V形串复合绝缘子与单串绝缘子的电位分布特性,发现±500 kV直流双联复合绝缘子串因具有邻近效应而使得其高压端部的分布电压较单串而言要高。根据不同罩入深度、不同组装方式下的均压装置对双联复合绝缘子电位分布特性的影响,给出了双联直流复合绝缘子均压装置合理的结构尺寸和安装形式,可指导电力系统正确选用复合绝缘子均压装置。

金属储罐底板外侧阴极保护电位分布的数值模拟

采用混合控制的极化理论描述了阴极极化特性,利用数值计算软件模拟了5种辅助阳极埋设方式下罐底外侧的阴极保护电位分布,并对不同阳极埋设方式下电阻率和罐径对电位分布的影响进行了对比,为罐底阴极保护电位分布效果的判定和阳极布置方式的选择提供了依据．

特高压无间隙金属氧化物避雷器均压电容柱电位分布研究

超、特高压避雷器电位分布的改善通常采用综合均压措施,即在高压端加均压环,同时在避雷器元件上并联均压电容柱。虽然均压电容柱能有效改善避雷器电压分布,但也带来了性能难以检验及参数选择不当会使避雷器运行可靠性下降等诸多不安全因素。通常均压柱中电容器电容比避雷器电阻片电容小很多,电容柱自身的电位分布比电阻片柱更不均匀,局部电容器的荷电率很高,会导致其加速老化,直至毁坏。文中采用有限元法建立1 000kV交流系统无间隙金属氧化物避雷器挂网运行时的三维仿真模型,在给定的均压环配置基础上,计算分析了均压电容柱的电位分布,得出电容值和电容器、垫片的排布对电容柱电位分布的影响显著,特别是避雷器元件两端靠近法兰的电容器承担的电压需要关注,必须合理选择电容器参数,为特高压避雷器均压电容器参数的合理选取提供参考依据。

海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的有限元法计算

了解阴极保护电位分布是合理设计阴极保护工程的必要条件和评价阴极保护效果的重要依据。本文应用有限元素法(FEM)计算海洋平台复杂节点表面的阴极保护电位分布。在实验室通过边界条件试验建立数学模型,计算海水中被保护的I,Y,K型复杂节点电位分布情况。计算结果与测量结果吻合得很好,说明FEM能够应用于海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的计算,所获得的边界条件合理。

乳山湾底质中硫化物和氧化-还原电位的分布与变化

2004年6、8和10月分别对乳山湾东流区共进行了3个航次的调查。调查结果表明,乳山湾东流区属于弱还原环境,表层沉积物中硫化物的含量基本呈北侧高、南侧低的趋势,而氧化-还原电位则呈北侧低、南侧高变化趋势。硫化物的垂直分布基本表现为随深度的增加而增加,氧化-还原电位的垂直分布基本表现为随深度的增加而降低。但是,由于受到贝类养殖的影响,出现了较多的例外情况。硫化物含量和氧化-还原电位随季节的变动较明显,硫化物含量8月最高,6月次之,10月最低;而氧化-还原电位则10月最高,6月次之,8月最低。贝类养殖对沉积环境中硫化物与氧化-还原电位有明显影响,养殖区硫化物的含量高于非养殖区,而氧化-还原电位则低于非养殖区。