500 kV变电站无人机巡检作业安全距离

无人机在变电站巡检中应用日益广泛,由于变电设备众多且布置密集,强电磁环境可能会损坏无人机,明确无人机与带电体间的作业安全距离是亟待解决的关键问题。为此,首先开展了无人机电机悬浮体与导线的模拟放电试验,建立了真型无人机与500 kV站内强电场区设备的3维仿真模型,计算分析无人机附近电场分布特征,以研究分析作业安全距离。结果表明,无人机与导线电晕放电存在相互影响,无人机受到影响的临界起晕场强为300 kV/m,无人机存在畸变的电场值为原值的2~3倍。研究得到了电场控制条件下的作业安全距离,其中无人机对500 kV管母线、主变500 kV侧套管巡检的最小作业安全距离分别为2.2 m、2.1 m,研究结果可为变电站无人机巡检安全开展提供技术依据。

交流罐式洁净空气绝缘开关设备中弹簧触指及三相母线的发热功率计算和分析

罐式洁净空气绝缘开关设备是理想的环保开关升级解决方案,相较于箱式结构产品,其绝缘性能更优,但是其大电流发热温升问题仍较为突出。文中结合一种40.5 kV罐式洁净空气绝缘充气柜产品,从降低发热功率角度对其弹簧触指电连接和三相母线进行了建模和比较计算。采用有限元法建立了一种V字形弹簧触指电连接模型,计算了交变电磁场对并联触指分流的影响,比较了双弹簧触指和单弹簧触指的通流和功耗差异,量化计算了触指材料对发热的影响,确认了一种优选的钴青铜双触指电连接方案。通过建立三相母线的三维电磁场模型,研究了集肤效应和邻近效应对三相导体发热功率的影响,比较了可选的铝合金材料,确认选用一种高导电铝合金空心导体作为优选的设计方案,并计算比较了母线导体的交流电阻和直流电阻差异。文中所得结论和建模仿真方法,对交流大电流环保电器产品的触指及导体设计具有指导意义。

高纯铝电解槽母线配置对熔体区磁场影响的研究

高纯铝在电子工业中有重要应用,电解精炼法是生产高纯铝的主要方法之一。本文对某厂现运行高纯铝电解槽磁场分布进行了模拟计算,并将其与现场测试值进行对比分析。分析后可知,该厂现运行高纯铝电解槽现场测试值与模拟计算值变化趋势完全相同,测试重现性较好,在某些测试点上吻合度较高。这验证了磁场计算方法的可靠性,并用该磁场计算模型为该厂新建槽配置了新的母线系统。相比现有高纯铝电解槽,新建槽四个象限的最大磁场绝对值降幅比例达72%。从计算结果可知,新建槽四个象限的磁场分布更加均匀,远优于现有槽,更加有利于高纯铝生产的降低极距及节能降耗。

铝电解系列端头槽磁场优化设计

本文基于实际生产中端头槽电流效率低、稳定性差的情况进行研究分析,从设计角度分析了端头槽与普通槽熔体区磁场存在较大差异的原因。本文探讨了仿真模型中上、下游电解槽数量对计算槽磁场的影响,在此基础上分析端头进出电槽磁场与普通槽相比恶化的表现及原因。同时,通过现场经验总结和大量的模拟计算,针对端头槽提出优化设计方案。模拟计算结果表明,优化后的端头槽磁场分布得到明显改善,对于电解系列端头槽的安全、稳定生产具有重要意义。

保温隔热油管井筒温度分布计算耦合模型

“保温隔热油管+设置了导电铜质母带的保温隔热油管”在老油田二次开发“重构注采关系、重构地面工艺流程”中取得了很好的应用效果。准确计算下入深度的组合方式,既可以满足油田开发的需要,又可以节约采购成本。为此,建立了井筒内井轴温度场控制方程,构建了井筒温度分布模型,阐明了油井井筒内半径与套管外半径之间的综合传热系数,保证了温度分布模型求解的稳定性和收敛性。对50余口油井进行的井筒温度分析和保温隔热油管组合下深设计实践表明,井口温度平均提高18.4℃,井口回压平均降低0.47 MPa,既满足了井筒原油举升、又满足了地面单管集油进站的条件。建立的模型也可为自喷井、注氮气井等保温隔热油管工艺参数设计提供理论依据。

基于现场总线的变压器中性点直流分量监测系统设计

变压器作为直流输电技术中关键设备,其运行工况直接关系着配电网运行状态,为保证直流输电不影响配电网稳定运行,设计基于现场总线的变压器中性点直流分量监测系统。在硬件方面,采用AD7506多路开关设计数据采集模块,采用LM53603-Q1型号DC-DC芯片设计电源模块;在软件方面,基于半周积分算法设计数据采集算法,基于Lonworks现场总线设计通信协议。本文设计的变压器中性点直流分量监测系统在测试中表现良好,验证了此系统的功能与性能,达到预期目标。

550 kV母线电场分析及结构优化

应用ANSYS有限元分析软件的静电场模块,对550 kV某型号母线电场进行仿真,得到其内部电场分布。基于分析结果,对现有母线结构提出了优化方案,并进行了仿真验证。仿真结果表明,采用一体化的触座屏蔽罩结构,可增大盆式绝缘子与屏蔽罩之间的距离,改善屏蔽罩表面的电场分布,降低屏蔽罩对其表面气体的电离作用。

基于AR现场测控应用的数字化母线槽安装施工技术分析研究

为分析研究“AR+数字化”施工技术对母线槽安装作业的实际效益,本文以广州市某重点医院项目的全体母线槽高精度安装作业为案例,结合AR现场测控技术和建筑信息模型技术,针对母线槽测量定位安装、质量进度监控和模块化生产三个维度进行施工优化。结果表明:对母线槽安装作业进行“AR+BIM”优化指导施工后,不仅解决了大批量母线槽在复杂区域施工中不便一次成型生产安装的施工难题,还提高了项目的管理质量和施工效率。经项目验证,该施工技术具有优化施工管理和提高施工效率的实施效果,本文可为其推广应用提供参考和借鉴。

铝电解槽电磁流场的数学建模与应用

研究了铝电解槽复杂开域的媒质接触、结构化网格划分、磁场边界条件施加、场耦合等建模问题。运用标量电位法、标量磁位法和有限体积法在商业软件平台上开发了铝电解槽电?磁?流场的计算模块,并与工业电解槽上的测量数据对比验证其可靠性。在此基础上提出一种母线设计方法,获得较优的母线配置方案SG2。仿真结果表明:SG2水平电流小,磁场分布对称性好;熔体平行大面流动有助于氧化铝输运。磁场分析结果表明:立柱母线中的电流可大幅度抵消非均匀阴极母线电流对磁场分布的影响,决定最终磁场分布。

强磁场下微弱信号检测系统设计

为获知母线电流的分布情况,给母线配置提供参考,设计了一个以高精度运放INA114和RAM处理器S3C2440为基础的检测装置,使其在强磁场环境下能完成微小电压和温度信号的测量。阐述了强磁场环境的特点和影响,重点分析了系统的硬件构成,软件设计和系统所采取的抗干扰措施。其中,硬件设计采用了功率谱估计的方法确定信号频段,通过Labview的仿真实验验证了该方法的可行性,并以该频段信息为参考依据设计了低通滤波器。最后,通过试验数据证明了该系统的可靠性,其测量误差小于5%,且在强磁场环境下能实现每秒采集一次数据,实时跟踪电流变化的功能。

550kV盆式绝缘子电场优化设计

运用二维电场理论,采用有限元分析方法,对550kVGIS母线用盆式绝缘子的沿面电场分布进行了优化设计,优化后其沿面电场分布均匀性得到了很大程度的改善,同时也改善了靠近罐体侧的电场,从而减少了局部放电量.

导电排固定搭接的数值分析

通过数学模型对导电排固定搭接的电流场与温度场进行了计算,并结合试验研究,对导电排固定搭接进行了数值分析.

低压开关柜母线温度场数值计算与分析

低压开关柜母线散热特性对其安全稳定运行至关重要。本文在全面考虑辐射与对流两种传热方式的基础上,采用有限元法建立热-流耦合模型求解低压开关柜母线温度场、速度场。并利用该模型分析了母线错位布置、间距大小对母线散热的影响,结果表明:在错位布置中工况3是5种母线错位排列中最优的,其三相母线温度比初始工况0分别低8.83 K、11.66 K、7.25 K;母线表面温度受母线间距影响,电流为1200~1800 A时母线之间最佳间距为50 mm。

基于时域有限元方法的配电房大电流母排涡流场分析

母排工作状况对整个配电系统的运行起着决定性的作用。针对配电房普遍使用的平板型空气绝缘母排结构,根据母排实际尺寸、位置等参数构建其工频磁场分布的计算模型。采用基于时域有限元的方法研究了矩形大电流母排满足的二维(2D)、三维(3D)涡流场问题。分析其磁感应强度变化,并与圆管型母排进行了比较,通过仿真验证,矩形母排磁感应强度与实测数据的最大误差小于5.79%,而圆管型母排磁感应强度与实测数据的误差较大。重点研究了不同工作电流对电磁力、磁场能量及功率损耗的影响。结果显示随电流增大,磁场能量、电磁力及功率损耗均呈增加趋势。当电流为2400A时,其三维涡流场的功率损耗高达114.462W/m。

考虑最佳VFTO抑制效果的螺旋管式阻尼母线电感特性研究

为解决螺旋管式阻尼母线(下简称阻尼母线)的设计问题,文章开展阻尼母线最佳抑制效果与阻尼母线电阻与电感的配合关系研究,通过对特快速暂态过压(very fast transient overvoltage,VFTO)幅值和波前陡度抑制效果的分析,得到最佳抑制效果时电阻、电感参数的配合范围。因电感值决定了母线的加工方式,故重点讨论了电感的计算方法和影响电感大小的因素。分析高频和低频条件下螺旋管式阻尼母线磁链铰链情况的基础上,得到了采用场计算法来计算电感的具体实现方法。文章对特快速暂态过电流(very fast transient current,VFTC)波形进行拟合,并将其作为电感计算的激励。为得到频率、材料、匝距、匝数等因素对阻尼母线电感特性的影响,计算不同影响因素下阻尼母线的电感,采用最小二乘法对高频电感计算的离散结果进行拟合,并确定550kV电压等级最佳VFTO抑制效果下阻尼母线电感的取值范围。完成上述工作后,以550kV气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)中加装的阻尼母线为例,对电阻和电感的匹配原则进行验证,分析了加装阻尼母线后VFTO的抑制效果,结果表明:R与L进行最佳参数配合条件下,可将VFTO的幅值从1.417降到0.8pu,波前陡度降低6kV/ns左右,击穿次数从11次降低到8次。

400kA预焙铝电解槽磁场分布应用研究

随着电解槽向超大型方向发展,磁场分布对电解槽的稳定性尤显重要。本文首先通过理论研究,建立400kA预焙阳极铝电解槽稳态电场和磁场模型,使用有限元法对模型进行数值求解,然后依据电解槽磁流体稳定性条件,得到400kA电解槽磁场分布计算结果。并且,通过现场测试,对400kA电解槽磁场分布进行验证,表明模型计算结果较为准确。

密集型母线槽磁场-温度场综合有限元分析

利用ANSYS有限元软件建立了密集型母线槽的磁场-温度场耦合分析模型,在计算涡流场的基础上得到焦耳热损耗,随后将焦耳热作为体积热源,通过顺序耦合方法准确地计算了密集型母线槽的温度场。耦合过程中引入了预估-校正法,以确保预估的母排和外壳温升值的合理性,从而保证焦耳热损耗和外壳对流散热系数的准确性。母排和外壳温升的计算结果与实验结果吻合得很好,误差在1.2K之内。

252kV分支母线结构的改进设计

对252 kV分支母线结构提出了改进设计,并通过ANSYS商用电场计算软件对更改后的结构进行了电场计算分析。改进后的252 kV母线结构在充气压力为0.3 MPa(表计)下,成功耐受住工频电压460 kV/1 min和雷电冲击电压1 050 kV,正负极性各15次的试验。通过该次改进,提高了252 kV母线的绝缘裕度,并可降低企业的生产成本。

母线槽配电干线周围的工频磁场

母线槽在建筑物特别是高层建筑物的配电系统中常被用于配电干线。这种重载流配电干线周围的工频磁场近年来引起了人们的关注。笔者用边界元数值计算和实验测量方法分析母线槽周围的工频磁场。对铁外壳母线槽提出了等效相对磁导率处理方法,并证明其可行性和有效性。发现铁外壳材料的等效相对磁导率和母线槽所载的电流基本上成正比。对工程中常用的镀锌铁皮外壳空气绝缘母线槽、铜芯铝壳和铝芯铁壳全封闭母线槽周围的磁场进行了计算和测量。对母线槽周围的谐波磁场也进行了讨论。

±1100kV直流阀厅金具电场仿真设计

阀厅金具作为直流输电工程换流站阀厅设备电气连接及固定用装置,连接和组合换流站阀厅电力系统中各类装置,以传递机械、电气负荷及实现某种防护作用。其表面电晕直接影响着阀厅及其设备的表面电场分布,对其表面电场进行仿真具有重要意义。本文基于Infolytica Elec Net电场仿真软件对阀厅金具电场仿真影响因素空气包大小、电极长短进行了研究。结果表明:随着空气包的增大,其表面电场逐渐减少,直至趋于一稳定值;金具表面电场与电极长度无关,其影响可忽略不计。根据研究成果给出了±1100k V直流阀厅金具管母外接头电场仿真结果,对±1100k V特高压直流输电工程阀厅金具的研制具有重要指导作用。