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基于三维构型与电热传感的特高压换流变压器出线装置区域数字孪生模型研究

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高压电器 2022年第7期58卷 128-140页

作者：张施令彭宗仁程建伟何永胜国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123 西安交通大学电气工程学院西安710049 南方电网科学研究院广州510663

特高压换流变压器出线装置区域绝缘结构复杂且体积巨大,承受大电流、高电压长时间作用,对其开展现场运维试验将耗费较大代价。目前数字孪生技术日益完善,逐渐从汽车、航空等制造业引入电力行业。基于此,文中将数字孪生技术引入特高压换... 详细信息

特高压换流变压器出线装置区域绝缘结构复杂且体积巨大,承受大电流、高电压长时间作用,对其开展现场运维试验将耗费较大代价。目前数字孪生技术日益完善,逐渐从汽车、航空等制造业引入电力行业。基于此,文中将数字孪生技术引入特高压换流变压器高端电力设备,考虑到换流变压器本体结构复杂且其出线装置及换流变套管区域为其重要典型附件,因此重点研究该区域数字孪生3D模型构建,依据其孪生模型进行现场运维模拟试验和大电流、高电压载荷下的功能性响应分析。出线装置区域数字孪生模型依据电热耦合物理场仿真模型构建,应用电热传感器实时监测其承受在线电压、电流波形,并实现了现场运行参数与数字孪生模型加载数据之间的交互联动。另一方面,实现了数字孪生模型中材质区域智能提取辨识,并可依据物理场环境变换材料参数性能,以适应不同运行环境的结构设计与性能考核。进一步,为分析换流变套管内部暂态温度与其短时载流能力和长时老化性能间关系,提出了高压套管长时内绝缘性能评估流程方法。文中聚焦于换流变压器出线区域的数字孪生模型3D构建,其研究方法可推广延拓至换流变本体绕组结构、油纸绝缘区域与有载开关等关键部件。文中研究结果可为换流变压器本体绝缘结构设计,特别是出线装置区域的结构设计与运行维护提供理论指导和技术参考,对在线分析换流变压器出线装置区域运行中的短时载流能力和长时老化性能有一定的理论指导作用。

关键词：特高压换流变压器绝缘结构数字孪生出线装置多物理场仿真模型电热联合老化模型

换流变压器出线装置非线性电场模拟及其绝缘结构优化

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高电压技术 2018年第6期44卷 2048-2059页

作者：张施令彭宗仁国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

直流稳态和极性反转是换流变压器出线装置两种典型的运行状态,且环氧浸纸、变压器油、油浸纸板等介质的电性能参数具有较强的场变、温变非线性。温度梯度条件下,其电性能参数的改变将影响复合绝缘的直流稳态和极性反转电场。基于此,为... 详细信息

直流稳态和极性反转是换流变压器出线装置两种典型的运行状态,且环氧浸纸、变压器油、油浸纸板等介质的电性能参数具有较强的场变、温变非线性。温度梯度条件下,其电性能参数的改变将影响复合绝缘的直流稳态和极性反转电场。基于此,为较准确模拟复合绝缘结构在考虑温度分布条件下的直流稳态场和极性反转瞬态场,建立了换流变出线装置复合绝缘结构全模型,应用RBF神经网络与NSGA-Ⅱ混合算法对换流变出线装置进行了结构优化,对优化后的出线装置在工频电压、极性反转电压下进行了电场校核计算。结果表明温度梯度条件下较等温条件下的场强过冲现象更加显著,套管尾部、直型屏障的场强过冲系数分别达到65%、45%。以上研究成果可为换流变压器出线结构的设计提供参考。

关键词：出线装置温度梯度复合绝缘 RBF神经网络结构优化

采用纳米改性纸板的换流变压器出线装置电场分布

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电机与控制学报 2016年第1期20卷 29-34页

作者：陈庆国诸葛祥丽刘贺千池明赫魏新劳哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对换流变压器出线装置在直流及极性反转电压作用下电场分布不均的问题,探究了非线性纳米Si C对绝缘纸板进行改性的方法,制备了纳米改性绝缘纸板试样,并测量了改性纸板的介电特性;结合换流变压器出线装置的实际结构建立了电场分布的仿... 详细信息

针对换流变压器出线装置在直流及极性反转电压作用下电场分布不均的问题,探究了非线性纳米Si C对绝缘纸板进行改性的方法,制备了纳米改性绝缘纸板试样,并测量了改性纸板的介电特性;结合换流变压器出线装置的实际结构建立了电场分布的仿真模型,分析了纸板改性对出线装置电场分布的均化作用。试验结果表明:纳米改性绝缘纸板的相对介电常数随纳米Si C掺杂浓度的增加而增加,但增加的幅度不大,随电场强度的增加呈略微上升的趋势;其电导率随着纳米掺杂浓度的增加而增加,当掺杂浓度达到一定值时,电导率随场强增加表现出明显的非线性特征。仿真结果表明:在直流和极性反转电压下,纸板改性可降低绝缘纸板中的场强,提高变压器油中的场强,使油纸绝缘结构中的电场分布更趋于均匀。

关键词：换流变压器出线装置电场分布纳米SiC 非线性

换流变压器套管出线装置许用场强及其绝缘结构型式设计研究

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绝缘材料 2020年第11期53卷 66-73页

作者：张施令彭宗仁龚桂胜国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049 桂林电器科学研究院有限公司广西桂林541004

分析了换流变压器尾部出线装置在各种不同运行工况下的许用场强,建立典型出线结构有限元仿真计算模型,在极性反转等各种电压型式下讨论了出线装置瞬态电位、电场分布特征,结合许用场强得出关键路径的绝缘裕度。结果表明:运行温度、直型... 详细信息

分析了换流变压器尾部出线装置在各种不同运行工况下的许用场强,建立典型出线结构有限元仿真计算模型,在极性反转等各种电压型式下讨论了出线装置瞬态电位、电场分布特征,结合许用场强得出关键路径的绝缘裕度。结果表明:运行温度、直型屏障数量、直型屏障位置对出线装置电场分布的影响显著。随着温度的升高,均压球包覆中的电场强度先逐渐降低后略微升高,直型屏障中的电场强度逐渐下降,重载高温条件下较易发生纸板闪络等绝缘事故。本文提出的出线装置许用场强及绝缘结构型式设计可为换流变压器出线结构的设计提供参考。

关键词：出线装置许用场强有限元仿真绝缘裕度瞬态电场

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变压器出线装置内部支撑结构的优化

变压器 2024年第3期61卷 1-9页

作者：霍上元李丹丹王磊刘乾刘冲辽宁西电兴启电工材料有限公司辽宁辽阳111000

在变压器出线装置中,以往油道支撑分为实体撑条和镂空花盘两种。为提高油道支撑结构的稳定性和安全性,保证变压器运行可靠性,本文作者针对1000kV出线装置油道支撑结构进行优化,采用ANSYS Workbench 14.0的结构分析模块进行计算分析,验... 详细信息

在变压器出线装置中,以往油道支撑分为实体撑条和镂空花盘两种。为提高油道支撑结构的稳定性和安全性,保证变压器运行可靠性,本文作者针对1000kV出线装置油道支撑结构进行优化,采用ANSYS Workbench 14.0的结构分析模块进行计算分析,验证新型环形支撑结构的安全性、合理性。

关键词：变压器出线装置环形支撑结构

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换流变压器出线装置电场分布与绝缘结构优化

高电压技术 2013年第12期39卷 2859-2868页

作者：陈庆国侯帅池明赫王永红魏新劳哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

在复合电压作用下,换流变压器出线装置的电场分布不均匀。为此,根据实际结构建立了电场仿真模型,分析出线装置在交流、直流及极性反转电压作用下的电场分布,以及温度对其电场分布的影响。采用非线性绝缘材料并通过几何形状优化法实现了... 详细信息

在复合电压作用下,换流变压器出线装置的电场分布不均匀。为此,根据实际结构建立了电场仿真模型,分析出线装置在交流、直流及极性反转电压作用下的电场分布,以及温度对其电场分布的影响。采用非线性绝缘材料并通过几何形状优化法实现了对出线装置电场分布的均化。研究表明:交流电压下,出线装置上的最大电场强度出现在均压球附近的油隙中;直流电压下,出线装置的最大电场强度出现在均压球上表面的绝缘层中。在极性反转电压下,由于空间电荷的作用,变压器油承担较高的电场强度。随着温度的降低,变压器油和绝缘纸板中的电场分布越趋不均匀,采用非线性绝缘材料可有效改善出线装置中的电场分布。

关键词：换流变压器出线装置复合电场绝缘结构电场分布非线性材料

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换流变压器出线装置两种设计方案的比较

高压电器 2015年第7期51卷 195-199页

作者：肖淦特变电工沈阳变压器集团有限公司沈阳110144

文中设计两套换流变压器直流出线装置,这两套出线装置的绝缘结构所用绝缘纸筒厚度相同,油隙大小不同。为验证两种结构的绝缘强度,文中利用Elec Net电场计算软件,对这两种设计方案进行电场强度及耐受电压计算。通过计算结果分析,小油隙... 详细信息

文中设计两套换流变压器直流出线装置,这两套出线装置的绝缘结构所用绝缘纸筒厚度相同,油隙大小不同。为验证两种结构的绝缘强度,文中利用Elec Net电场计算软件,对这两种设计方案进行电场强度及耐受电压计算。通过计算结果分析,小油隙结构的电场强度低于大油隙结构,因此出线装置绝缘结构采用小油隙结构较好。

关键词：换流变压器出线装置套管电极

特高压变压器高压出线装置长时工频耐压下绝缘性能试验研究

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中国电机工程学报 2012年第34期32卷 151-157,22页

作者：李金忠孙建涛张书琦刘锐汤浩王健一孙倩吴超邓俊宇中国电力科学研究院北京市海淀区100192

根据油纸绝缘的V-t特性,制定了特高压出线装置长时工频耐压试验方案,提出以出线装置在10h,m1.5U/3工频电压下的绝缘特性衡量出线装置的绝缘裕度。设计了特高压出线装置绝缘裕度试验系统,实现了出线装置脱离变压器或电抗器实体进行电气... 详细信息

根据油纸绝缘的V-t特性,制定了特高压出线装置长时工频耐压试验方案,提出以出线装置在10h,m1.5U/3工频电压下的绝缘特性衡量出线装置的绝缘裕度。设计了特高压出线装置绝缘裕度试验系统,实现了出线装置脱离变压器或电抗器实体进行电气试验的目的。试验以局部放电为特征量,研究特高压出线装置在长时工频电压作用下的电气性能。结合两种局放测量的接线方式检测局放信号,并对局放回路进行分析,提出了区分局放产生的部位的方法,排除套管局放对系统局放结果判断的干扰。试验结果表明国产特高压出线装置在长时工频电压作用下无局放,绝缘性能良好。

关键词：特高压变压器出线装置绝缘裕度局部放电长时工频耐压 V-t特性

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特高压变压器出线装置的结构及故障分析

变压器 2020年第12期57卷 32-35页

作者：杨玉新杨海超姚谦中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院北京100000

对1000kV特高压变压器出线装置的结构特点及电场分布特征进行了分析,针对某变电站特高压变压器运行异常展开了缺陷查找与定位。

关键词：特高压变压器出线装置结构分析缺陷处理