空气缝隙对抗直流分量电流互感器影响研究

现代的电力系统中的交流电难以避免地会存在直流分量,直流分量导致交流电能计量误差,影响电能公平计量。抗直流分量电流互感器可在实现直流分量存在时的交流电流准确测量,但是其复合磁芯工作在大电流的情况下容易饱和。文中通过Ansys Maxwell对抗直流分量电流互感器的复合磁芯建模并引入空气缝隙,分析了对其工作的线性范围影响以及气隙的大小对抗直流分量电流互感器的影响。研究结果表明,空气缝隙有助于改善复合磁芯的线性工作范围,扩大正常工作时的线性电流范围,增强互感器的抗饱和能力。

基于Ansys取能电流互感器铁心气隙仿真分析

针对取能电流互感器存在的启动电流大、铁心易饱和、无法适应较宽的输电线路电流等问题,对铁心部分进行设计与改进。依据初始磁导率、饱和磁通密度、铁心损耗以及成本等参数确定铁心材料,从铁心的选材上进行预处理;利用Ansys软件对铁心气隙形状进行设计并仿真,通过铁心在不同气隙形状下的磁泄露情况得出矩形半开口效果最优;采用控制变量法对气隙尺寸进行仿真,对铁心气隙尺寸进行了定量的分析,并对比分析了铁心的饱和特性以及二次侧输出功率情况,为电流互感器取能电源铁心的结构设计和参数的实际选取提供了良好的工程价值。

混合型限流熔断器触发装置用电流互感器铁芯结构设计

针对短路电流保护装置的电流测控单元因电子元器件失效或电源掉电而导致保护装置拒动的问题,提出了一种无源电磁式电流互感器,分析了触发装置的工作原理,根据铁芯材料的磁化特性曲线,确定了互感器有效工作区间内铁芯的最大磁感应强度。针对铁芯在大电流条件下磁通容易饱和的问题,通过仿真分析了气隙分布对互感器内磁感应强度的影响。设计出在短路电流峰值为15 kA时仍可有效工作的电磁式电流互感器铁芯结构,三维瞬态电磁场仿真显示短路电流上升率为20 A/μs、二次绕组匝数为30匝时,铁芯二次绕组侧输出电压不小于14 V。最后设计制作了采用无源电磁式电流互感器作为触发装置的混合型限流熔断器工程样机,并进行了短路电流检测实验,实验结果与仿真基本一致,证明了铁芯设计的准确性和有效性。

铁心电抗器气隙等效导磁面积计算

以一台实际干式带气隙铁心电抗器为例,建立电抗器的三维电磁场仿真模型,给出仿真模型内的基本假设和边界条件;采用有限元分析,计算出了不同气隙下铁心电抗器的电感值和磁路中的磁感应强度矢量图,并与部分实测数据相对比,验证了仿真模型与仿真结果的正确性.然后,以铁心电抗器的电感量为主要研究对象,定量计算在不同气隙与不同铁心直径下电抗器的电感值,给出了电感值随气隙和铁心直径的变化曲线并对其拟合及定性分析.最后,结合铁心电抗器计算公式和基本假设,推算出气隙处磁通等效导磁面积扩大系数,研究气隙等效导磁面积扩大系数随气隙和铁心直径的变化关系.所得结论可以为此类电抗器的设计计算提供一定的技术支持.

基于标准电流注入的钳式微电流传感器在线定标方法

钳式微电流传感器具有工程安装方便的优点,在电气设备绝缘监测中应用广泛。由于安装过程中开口气隙的不一致,加之野外运行温差较大造成信号处理电路温漂和参数变化,致使在实验室严格调试的高精度微电流传感器,运行时会产生较大误差,并且各个传感器的变比也会偏离设计值。为此,提出了基于标准电流注入的微电流传感器在线定标方法,运行时在原边注入1个标准的定标电流信号,该信号的频率应避开传感器工作电流所含有的工频和一定幅值的谐波频率;然后从传感器信号处理电路的输出端得到定标信号,进而计算实际标度,根据此标度就可计算出实际泄漏电流。实验得到的传感器精度可以达到±0.05%,实验室和现场实验验证了提出方法的有效性和准确性。

铁心电抗器气隙边缘效应计算及影响因素

提出一种用于计算气隙等效导磁面积的方法:用有限元法计算自感,将漏感从仿真所得自感中扣除,再结合主电感理论公式反推出气隙等效导磁面积扩大系数。分析了电感参数及ANSYS计算原理;结合对比文献论证了本方法的优越性;实验和仿真验证了该方法的正确性;定性分析气隙边缘效应的影响因素。研究结果表明:主要影响因素依次为气隙长度、铁心截面积、铁心相对磁导率,且气隙长度起主导作用;气隙等效导磁面积扩大系数与气隙长度呈正比,与铁心截面积和相对磁导率呈反比。本方法有效避免了漏电感的影响,所得结论可为铁心电抗器的设计提供参考依据。

带气隙铁氧体磁芯变压器模型及仿真分析

结合实际测得的铁氧体磁化曲线和损耗曲线,有利于提高变压器模型的仿真准确度。采用磁场分析软件Magnet分别对无气隙铁氧体磁芯变压器、有气隙铁氧体磁芯变压器和气隙-铁氧体等效材料磁芯变压器模型进行了仿真研究。对不同电压下三种模型的特性进行了分析与研究。仿真结果表明两种有气隙铁氧体模型均可对磁场分布进行有效计算。两种模型的建立为不同的需求提供了建模基础。

用于高压输电线路现场带电校验的开口式双气隙铁芯结构电子式电流互感器

为了评价将双气隙电流互感器用于现场移动式带电比对系统的可行性,从其稳态测量精度和多次安装后的测量稳定性两方面进行研究。稳态测量精度方面,通过对铁芯参数进行优化设计和对铁芯线圈采用误差补偿措施,降低了双气隙电流互感器的比差和角差。试验结果表明,双气隙电流互感器的比差和校正后的角差能够达到国标测量用电流互感器0.2级标准。测量稳定性方面,从研究气隙长度变化对测量精度的影响和降低一次导体偏心距误差两方面入手。首先通过试验测定比差和角差随气隙长度变化的关系曲线,结果表明,为了保持线圈的测量精度,需要严格控制安装的质量。其次针对单铁芯偏心距误差大的特点,采用双铁芯方案,理论计算和试验结果表明,该方案有效改善了单铁芯偏心距误差大的不足。根据稳态测量精度和测量稳定性两方面的研究结果,需要进一步采取措施提高该结构电流互感器的精度,才能将其用于电流互感器现场移动式带电比对系统。

含气隙的环形铁心线圈磁饱和特性有限元分析

为了研究含气隙的磁环磁饱和特性,首先在封闭磁环上绕制了一个简易互感器,并测量出该磁环的B-H曲线,然后由PSPICE软件仿真实验电路,获得了使得该互感器达到磁饱和的电流,最后采用ANSOFT软件构建自制磁环模型。利用该模型仿真出的磁环内部磁感应强度与实验测量得到的结果相符合,因此可用其分析含气隙的磁环磁饱和特性。分析结果:气隙的存在可以减小磁环磁感应强度,并且气隙的宽度越大减小的磁感应强度越多,但增加较小的励磁电流磁环就会再次饱和;气隙的位置也会影响磁环磁感应强度,当气隙在绕组内部时使得磁环达到磁饱和所需的励磁电流大于气隙在绕组外部所需的励磁电流。

磁芯气隙中串联层叠非晶带GMI效应电流传感器

利用由CMOS多谐振荡桥及低通滤波器产生的正弦信号激励的钴基非晶带巨磁阻抗(GMI)效应设计出一种非接触型电流传感器。该非晶带经频率为2Hz,密度为35A/mm2,持续时间40s的脉冲电流退火。非晶带采用串联层叠方式嵌于带气隙的环形磁芯中,推出了气隙中的层叠非晶带受到的导线电流所产生的磁场公式。给出了传感器信号处理电路框图。当磁芯中引入强负反馈磁场时,实验结果表明,新型电流传感器的非线性误差小于0.5%FS,线性量程±7A。

基于ANSOFT的含气隙铁心线圈电感分析

针对铁心线圈电感非线性问题,利用ansoft有限元分析软件,分析了铁心对线圈电感的影响。研究结果表明:铁心会大大增加线圈的电感,但随着励磁电流的增加线圈的电感会先增加后减小;当铁心内部含气隙时,气隙的位置和大小都会影响电感的变化率。

定子匝间短路位置对汽轮发电机转子铁心温升特性的影响

气隙静偏心广泛存在于发电机中,导致发电机气隙分布不均,当处于不同气隙长度中时,定子匝间短路表现出位置特性。本文分析汽轮发电机不同定子匝间短路位置下转子铁心的温升特性,首先推导发电机不同定子匝间短路位置下的磁通密度和铁心损耗的解析表达式;然后建立发电机三维电磁场与温度场仿真计算模型,对不同短路位置下的铁心损耗和温度进行求解计算;最后实测CS-5型故障模拟发电机在不同定子匝间短路位置下的转子铁心温度,实验结果与理论分析和仿真计算相一致。研究表明:定子匝间短路会显著增加转子铁心损耗与温度;特别地,随着短路位置越接近气隙最小位置处,转子铁心的温升越高。

基于斜入射模式的点焊接头超声检测方法

文章提出了一种基于斜入射模式的点焊超声检测方法;详细阐述了斜入射模式检测原理,研究了基于斜入射模式的点焊接头焊核直径的定量测量方法和焊点气隙薄层的定性评价与定量检测方法,讨论了焊点压痕、焊核形状和声束散射等因素对实际焊点检测的影响;对实际焊点进行了超声检测,结合破坏性试验测量数据,对比分析了声压幅值-熔核直径理论曲线与实际特性。结果表明,理论与实验吻合较好,该方法可用于定量测量焊核直径以及定性评价焊点质量。

同步磁阻电机分析与设计(连载之五) 定子铁心的优化设计

分析不同极绕组形式的同步磁阻电机的定子齿部与轭部设计原则,指出齿部与轭部厚度和电机磁负荷的关系,通过齿部、轭部的合理设计减小饱和造成的凸极率降低。研究定子齿冠削弧形成不均匀气隙对电机性能的影响,适当的不均匀气隙可以减小电机的转矩脉动和铁耗。最后研究同步磁阻电机定子齿开辅助槽的效应,分析辅助槽个数对转矩脉动的影响,总结采用辅助槽能削弱转矩脉动的绕组形式。

干式空心电抗器脉冲振荡匝间绝缘检测系统的仿真与试验

目前国内具有干式空心电抗器匝间绝缘测试能力的电力电抗器厂不足5家。为此,依据电力电抗器匝间绝缘测试的行业标准,设计并实现了一种运行可靠、价格低廉的干式空心电抗器脉冲振荡匝间绝缘故障检测系统。利用OrCAD软件对实际干式空心电抗器进行电路模拟分析,验证了脉冲振荡匝间绝缘故障检测方法的可行性。通过对主电路进行计算分析确定了检测系统主要器件的电气参数,检测系统通过比较额定电压下与全振荡电压下电抗器两端电压波形的衰减速度和过零点位置可以灵敏判断电抗器是否存在匝间绝缘缺陷。当电抗器两匝间出现短路时阻尼振荡波形频率显著变高,阻尼显著增大。系统仿真与试验结果表明设计的脉冲振荡匝间绝缘故障检测系统运行可靠,能够准确检验电力电抗器匝间绝缘故障。

三维气隙偏心对同步发电机转子铁芯温度特性的影响

对同步发电机正常运行、气隙径向偏心、气隙轴向偏心及气隙轴向-径向复合偏心故障前后转子铁芯的损耗和温度的变化进行分析。首先对正常运行以及3种气隙偏心故障下的磁滞损耗和涡流损耗进行了解析,推导得到了各工况对应的损耗表达式;然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,计算得到了不同工况下转子铁芯的损耗和温度变化数据。研究发现:气隙径向偏心故障下,转子铁芯的温度高于正常情况,随着偏心量的增加,损耗与温度均呈现升高趋势;气隙轴向偏心故障下,转子铁芯的损耗和温度将低于正常情况,偏移量的增加会使损耗和温度均呈现下降趋势;气隙轴向-径向复合偏心故障下,转子铁芯的损耗和温度相对正常情况变化较小,但整体仍呈现升高趋势。最后对CS-5型故障模拟发电机进行仿真和实验,仿真和实验结果与理论分析结论基本一致。

基于可变反应器的故障电流限制器研究

随着电网用电负荷的增加,短路电流水平不断提高,过大的短路电流会造成电力设备严重损坏,威胁电力系统安全。为了有效控制短路电流,提出了一种基于可变反应器的故障电流限制器设计方法,该故障电流限制器具有堆芯及可变气隙,能够实现短路电流的快速阻断。在此基础上引入遗传算法对故障电流限制器进行优化设计。采用有限元分析对故障电流限制器进行仿真实验,分析结果表明该故障电流限制器具有较好的故障电流限制效果。

电流互感器的误差计算及改进措施探讨

以铁心电磁式电流互感器为研究对象,研究了电流互感器误差形成原因以及影响因素,给出了一次电流大范围变化时的电流互感器的误差计算模型,并定性的分析了误差的改进措施,着重介绍了铁心开气隙的改进思路。

非连续铁心结构磁控消弧线圈的稳态建模与优化设计方法

提出一种非连续铁心结构的磁控消弧线圈,其本体是含空气隙的分布式多级磁阀分段饱和可控电抗器。该结构集合了多种铁心结构和磁路的改进措施,使得消弧线圈的空载电感具有良好的线性度,能够配合扫频法测量系统对地电容;容量调节范围能够满足电流补偿需要;谐波特性符合国家标准。文中详细研究改进措施对空载电感特性、容量调节范围及输出谐波电流的影响,利用磁路分析法,推导出相应的理论公式和通用的数学模型,总结出性能参数优化设计方法。经仿真和样机实验验证理论分析的结论,结果表明所述理论模型及设计优化方法正确可行。

气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响

以气隙个数和气隙位置对特高压并联电抗器铁芯振动的影响为主要研究对象,在分析特高压并联电抗器铁芯振动机制的基础上,指出了麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和是影响铁芯振动强度的主要原因;系统分析了铁芯气隙可能存在的结构型式,搭建了具有不同气隙个数和气隙位置的特高压并联电抗器铁芯的真型仿真模型,并采用多物理场有限元仿真计算的方法,得到了气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响规律。研究结果表明,在研究范围内(气隙个数为15~25),特高压并联电抗器铁芯气隙个数越少则振动强度越弱;气隙位置越靠近底轭则振动越强,越靠近铁芯柱3/4高度中心则振动越弱。在此基础上提出一种特高压并联电抗器铁芯减振设计方案,与现有铁芯设计方案相比该方案能够使铁芯振动位移均方根减小18.925%。