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铁心电抗器气隙边缘效应计算及影响因素

电机与控制学报 2018年第4期22卷 81-88页

作者：官瑞杨魏新劳王永红陈庆国哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

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... 详细信息

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。

关键词：铁心电抗器边缘效应气隙等效导磁面积电感

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磁路转移型可调电抗器原理与分析

电机与控制学报 2018年第12期22卷 37-43页

作者：官瑞杨魏新劳陈庆国王永红哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

提出一种以磁路转移为技术手段的电感调节原理,利用直流磁通迫使交流磁通改变流通路径,达到磁路转移的目的,进而改变交流等效磁阻实现电感值连续无级可调。结合磁路基本理论详细分析调节过程,给出3种情况下电感计算模型;用有限元法仿真... 详细信息

提出一种以磁路转移为技术手段的电感调节原理,利用直流磁通迫使交流磁通改变流通路径,达到磁路转移的目的,进而改变交流等效磁阻实现电感值连续无级可调。结合磁路基本理论详细分析调节过程,给出3种情况下电感计算模型;用有限元法仿真计算电抗器的磁场分布;设计直流控制电路及参数;制作一台实验样机,测试电感调节特性。仿真和实验结果证实了此原理的正确性。结果表明:电感值与补偿系数呈反比例函数关系,且补偿系数越小,电感值变化越明显;不补偿时,交流等效磁阻最小,电感值最大;全补偿时,交流等效磁阻最大,电感值最小;电感调节倍数取决于大气隙与小气隙的比值。

关键词：电抗器磁路转移电感磁通可调

考虑流层间粘力的直流接地极线路招弧角间电弧运动模型研究

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高压电器 2021年第6期57卷 24-31,40页

作者：王涛郑连清范松海官瑞杨李昂重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网四川省电力公司电力科学研究院成都610041 清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 国网河南省电力公司检修公司郑州450004

直流接地极线路耐雷水平低,在遭受雷击和操作过电压时容易在绝缘子串上建立电弧,一般采取在绝缘子两端安装招弧角的方法来防止直流电弧烧蚀绝缘子。目前缺少招弧角的熄弧机理及电弧运动过程的研究,招弧角的安装均依据运行经验,缺少理论... 详细信息

直流接地极线路耐雷水平低,在遭受雷击和操作过电压时容易在绝缘子串上建立电弧,一般采取在绝缘子两端安装招弧角的方法来防止直流电弧烧蚀绝缘子。目前缺少招弧角的熄弧机理及电弧运动过程的研究,招弧角的安装均依据运行经验,缺少理论依据。文中采用链式电弧模型,考虑电流元间粘力的作用,建立了招弧角间直流电弧运动模型,提出了一种基于大矩阵存放电流元位置坐标的算法,在MATLAB中编制程序,仿真分析电弧运动过程及电弧受力,得出磁场力和热浮力为熄弧的主要动力的结论,为招弧角的安装提供理论依据。最后在小尺度直流电弧实验平台进行熄弧实验,验证了文中所建模型的有效性。

关键词：接地极线路招弧角粘力直流电弧运动模型

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可动磁柱式粗调/微调复合调感电抗器原理

重庆大学学报（自然科学版） 2018年第7期41卷 58-66页

作者：官瑞杨魏新劳王永红陈庆国哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

电力电抗器电感值的快速可调和局部微调在电力系统运行过程中具有重要作用。为此,提出一种可实现粗调/微调复合调感的电抗器原理,通过调节两磁柱之间的平行间距使工作磁路及其磁阻发生改变进而实现电感值连续调节。结合磁路的欧姆定律... 详细信息

电力电抗器电感值的快速可调和局部微调在电力系统运行过程中具有重要作用。为此,提出一种可实现粗调/微调复合调感的电抗器原理,通过调节两磁柱之间的平行间距使工作磁路及其磁阻发生改变进而实现电感值连续调节。结合磁路的欧姆定律推导电感值理论计算公式;建立电抗器三维磁场仿真模型,运用有限元法计算磁场分布和电感值;详细分析电感调节特性。研究结果表明:可动磁柱的位置使工作磁路发生改变,工作磁路由一条变成3条,再由3条过渡为2条;电感值与调节距离呈双指数规律变化,随着调节距离增大,电感值减小;电感调节特性曲线分为快速调感区、过渡区和微调电感区3个区域;这种电抗器可实现粗调/微调复合调感。

关键词：电抗器可调电感可动磁柱粗调/微调

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一种齿形磁楔快速可调电抗器

哈尔滨理工大学学报 2016年第3期21卷 1-7页

作者：魏新劳王梦娇官瑞杨哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

针对一般磁楔电抗器无法快速改变电抗值的问题,提出了一种新型可调的齿形磁楔式电力电抗器.与一般磁楔电抗器相比,这种电抗器可以通过成倍地减小调节距离来成倍地提高调节速度.以一台设计制作的220 V、8 k Var齿形磁楔电抗器样机为研究... 详细信息

针对一般磁楔电抗器无法快速改变电抗值的问题,提出了一种新型可调的齿形磁楔式电力电抗器.与一般磁楔电抗器相比,这种电抗器可以通过成倍地减小调节距离来成倍地提高调节速度.以一台设计制作的220 V、8 k Var齿形磁楔电抗器样机为研究对象,应用ANSYS有限元分析软件,建立了该电抗器的三维磁场模型,计算磁楔在两个极限位置时的电抗器磁场分布,应用ANSYS的LMATRIX宏命令计算该电抗器的电感调节特性.研究结果表明:该电抗器与一般磁楔电抗器相比,不仅可以提供相同的电感调节特性,而且具有数倍的电感调节速度.

关键词：磁楔可调电抗器齿形磁楔电感调节特性

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受控磁楔线性可调电抗器

哈尔滨理工大学学报 2020年第2期25卷 80-87页

作者：官瑞杨魏新劳朱博薛志超哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

提出一种以受控磁楔为电感调节方式的电抗器,利用磁楔插入的深度来改变工作磁路中等效气隙大小,从而实现电感值连续可调。详细分析3种调节情况下电抗器工作原理并推导电感计算模型;用ANSYS软件仿真验证电抗器磁场分布;制作一台实验样机... 详细信息

提出一种以受控磁楔为电感调节方式的电抗器,利用磁楔插入的深度来改变工作磁路中等效气隙大小,从而实现电感值连续可调。详细分析3种调节情况下电抗器工作原理并推导电感计算模型;用ANSYS软件仿真验证电抗器磁场分布;制作一台实验样机及磁楔控制系统,测试电感调节特性;仿真和实验结果证实了该电抗器调节原理的正确性。研究结果表明:电感调节特性表征为分段函数,磁楔位于正区时,电感值与磁楔插入深度呈一次函数关系,磁楔完全插入时,电感值最大,磁楔完全抽出时,电感值最小;磁楔位于负区时,电感值与磁楔位置呈双指数函数关系,距离越近电感值对磁楔位置变化越敏感;正区的电感调节范围是负区的20倍,正区具有大范围快速调感的作用,负区具有微调电感的作用;磁楔具有控制磁路的功能,可抑制气隙边缘效应。

关键词：电抗器受控磁楔线性可调电感磁通

±500 kV直流换流阀用饱和电抗器温度场与电场仿真研究

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高压电器 2024年第1期60卷 128-135页

作者：毛颖科张天枫朱正一官瑞杨贾志东龚震东国网上海市电力公司上海200063 广东省复杂滨海环境电力装备可靠性工程技术研究中心清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

高压直流换流阀饱和电抗器在工作过程中发热量大、电场分布不均匀,使其成为阀厅的安全隐患。为改善饱和电抗器的温升效应,文中以实际±500 kV直流换流阀用饱和电抗器为研究对象,建立了改进的流体场与温度场耦合模型,该仿真模型综合考虑... 详细信息

高压直流换流阀饱和电抗器在工作过程中发热量大、电场分布不均匀,使其成为阀厅的安全隐患。为改善饱和电抗器的温升效应,文中以实际±500 kV直流换流阀用饱和电抗器为研究对象,建立了改进的流体场与温度场耦合模型,该仿真模型综合考虑流体传热、空气对流散热、绕组焦耳热和铁心涡流热损耗等实际因素,仿真计算电抗器各部件的温度场分布及其影响因素。现场验证表明该模型计算结果更接近实际工作状况。还建立静电场仿真模型,仿真计算电场畸变情况。温度场结果表明:饱和电抗器的铁心温度最高、环氧树脂次之、冷却水管路温度最低;铁心最高温度可达342 K。提高冷却水入口流速是降低饱和电抗器温度的有效方法,阀塔冷却系统的入水流速设置为1 m/s时可达最佳的冷却效果。环氧树脂、铁心和冷却水管的最高温度均与冷却水入口温度呈线性递增关系,实际工作中应使冷却水的初始温度越低越好。电场结果表明:环氧树脂与铁心交界面处出现明显的电场畸变现象,最大电场强度可达1.26×105 V/m。应在此处采取均压措施以防止电场集中而导致的局部温度过高。文中所得结论可为直流换流阀用饱和电抗器的设计提供参考。

关键词：换流阀饱和电抗器温度场电场仿真

±500 kV直流换流阀元件高分子材料引燃特性研究

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高压电器 2022年第6期58卷 70-76页

作者：朱正一张天枫毛颖科官瑞杨贾志东龚震东吴剑敏国网上海市电力公司上海200063 广东省复杂滨海环境电力装备可靠性工程技术研究中心清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

在直流输电系统中晶闸管换流阀存在发生火灾的风险。文中联合热失重分析—差式扫描量热仪(TGA/DSC)以及热空气炉的实验方法,研究了换流阀主要元件的有机高分子材料在空气环境下的热失重起始温度、放热临界温度以及燃点。提出了通过TGA/... 详细信息

在直流输电系统中晶闸管换流阀存在发生火灾的风险。文中联合热失重分析—差式扫描量热仪(TGA/DSC)以及热空气炉的实验方法,研究了换流阀主要元件的有机高分子材料在空气环境下的热失重起始温度、放热临界温度以及燃点。提出了通过TGA/DSC联用实验测定换流阀高分子材料在空气环境下的燃点的方法。通过对实验确定的3项参数之间的关联性分析,确定了影响换流阀元件高分子材料的引燃温度的影响因素。研究结果表明:换流阀的引燃过程受到了高分子材料的热解过程和在高温下的放热过程的共同作用。引燃过程所需温度与热解过程发生的温度和材料在空气环境下能够依靠自身发生放热反应升温的最低温度呈正相关。文中对比研究了换流阀主要元件所包含的不同有机高分子材料在空气环境下的多项燃烧相关参数,可为换流阀元件高分子材料的引燃特性以及换流阀火灾风险评估提供借鉴。

关键词：换流阀燃点热失重高分子材料

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铁心电抗器气隙等效导磁面积计算

哈尔滨理工大学学报 2014年第4期19卷 6-11页

作者：官瑞杨魏新劳聂洪岩哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

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... 详细信息

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.

关键词：铁心电抗器电感气隙等效导磁面积铁心直径气隙