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±1100kV特高压直流换流阀绝缘型式试验下的电场仿真及优化

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高电压技术 2015年第4期41卷 1262-1271页

作者：齐磊王星星李超王高勇崔翔高冲华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206 国网智能电网研究院北京102200 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

为提高特高压直流换流阀塔绝缘可靠性、实现小安全裕度下换流阀绝缘的优化设计,以±1 100 k V直流换流阀作为研究对象,采用Solid Works及ANSYS混合建模技术,建立了换流阀塔的3维模型。对该模型进行单阀绝缘型式试验及多重阀直流耐压试验... 详细信息

为提高特高压直流换流阀塔绝缘可靠性、实现小安全裕度下换流阀绝缘的优化设计,以±1 100 k V直流换流阀作为研究对象,采用Solid Works及ANSYS混合建模技术,建立了换流阀塔的3维模型。对该模型进行单阀绝缘型式试验及多重阀直流耐压试验,得到其电场分布;并针对电场薄弱环节进行局部结构优化。研究结果表明:当选取2 700 k V/m作为换流阀厅内金具表面工作控制电场强度时,单阀绝缘型式试验中的屏蔽罩及横梁均存在电场薄弱环节,有可能产生电晕及放电现象;而多重阀直流耐压试验中不存在电场薄弱环节,不会产生电晕及放电现象。此外,增加横梁拐角、屏蔽罩侧边的倒角值以及在层间绝缘金具处添加均压环可以使得薄弱处电场强度低于控制值。

关键词：特高压直流输电直流换流阀绝缘型式试验电场计算屏蔽罩均压环绝缘优化设计

±1100 kV直流换流阀模块内部金属部件和层间绝缘子电场仿真及绝缘优化

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高压电器 2021年第2期57卷 105-115页

作者：谢彬梅南张志鑫王利清贾青费烨湖南省电力设计院有限公司长沙410007 北京市劳动保护科学研究所北京100054 北京航天时代光电科技有限公司北京100094 中国电力科学研究院北京100192

文中以±1 100 kV直流换流阀模块内部金属部件和层间绝缘子为研究对象,采用SolidWorks及Ansys混合建模技术,建立了研究对象的三维模型。对该模型进行了单阀直流耐压试验仿真和交流耐压试验仿真,得到其电场分布结果,根据此结果对模型进... 详细信息

文中以±1 100 kV直流换流阀模块内部金属部件和层间绝缘子为研究对象,采用SolidWorks及Ansys混合建模技术,建立了研究对象的三维模型。对该模型进行了单阀直流耐压试验仿真和交流耐压试验仿真,得到其电场分布结果,根据此结果对模型进行了绝缘优化。结果表明:单阀直流试验下散热器表面场强分布恶劣;两种试验下母排、水管金具表面场强分布均在场强控制值以内;两种试验下层间绝缘子及绝缘子金具表面场强分布均远远低于场强控制值。针对以上结果,首先对散热器倒角半径进行改进,改进后其表面场强分布情况得到明显改善,均降至场强控制值以内;然后研究缩小层间距的情形,层间距减小后仍可保证层间绝缘子及其金属表面场强分布在安全范围。

关键词：直流换流阀绝缘型式试验场强分布仿真绝缘优化设计

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基于有限元分析的断路器设计改进

电气应用 2014年第22期33卷 16-19,32页

作者：袁传镇许继(厦门)智能电力设备股份有限公司

通过分析40.5 k V断路器中电流互感器单元绝缘的设计特点,利用有限元分析方法计算了电流互感器单元的电场强度分布,提出了电流互感器单元局部绝缘结构缺陷和互感器空间限制、参数规格受限问题的解决方案,同时指出合理的绝缘结构设计不... 详细信息

通过分析40.5 k V断路器中电流互感器单元绝缘的设计特点,利用有限元分析方法计算了电流互感器单元的电场强度分布,提出了电流互感器单元局部绝缘结构缺陷和互感器空间限制、参数规格受限问题的解决方案,同时指出合理的绝缘结构设计不仅能有效地改善电场分布,提高设备性能,还可以节约成本,创造经济效益。

关键词：电流互感器有限元分析绝缘优化设计电场计算

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环型空心电抗器的宽频建模及应用

环型空心电抗器的宽频建模及应用

作者：韩释瑶华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

海上风电技术,特别是通过柔性直流送出的大规模远海风电技术,是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径之一。然而,由于海上平台空间狭小,磁场呈开放式的传统柱型空心电抗器会对周围一二次设备产生多种电磁兼容问题。而环型空心电抗器可... 详细信息

海上风电技术,特别是通过柔性直流送出的大规模远海风电技术,是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径之一。然而,由于海上平台空间狭小,磁场呈开放式的传统柱型空心电抗器会对周围一二次设备产生多种电磁兼容问题。而环型空心电抗器可将大部分磁场约束在线圈内部,可以显著减小实际占用空间,对实现海上换流平台紧凑化具有重要意义。对大容量环型空心电抗器而言,其雷电、操作过电压绝缘设计是其概念设计走向工程实践的必要步骤。本文围绕环型空心电抗器开展了宽频建模、参数提取、实验验证、瞬态电压分布等系列研究,提出了可有效调控电抗器内部电压分布的绝缘优化设计方法,设计了 80kV、15mH样机单元并进行了绝缘分析,相关结论可有力支撑对海上风电用环型空心电抗器的研制。首先,研究分析了环型空心电抗器的空间结构和接线方式,将其分解为线饼和线匝两个尺度,建立了宽频等效电路模型,结合环型空心电抗器的对称性和周期性,应用有限元法、阻抗等效法及经验公式给出了参数提取方法。随后,研制了一台小容量环型空心电抗器等效模型,对其进行了 1.2/50μs低压雷电冲击电压实验,对比分析得出其内部瞬态电压计算值与实验测量值的归一化误差在4%以内,验证了本文所提宽频模型和参数提取方法的有效性。在此基础上,分析了环型空心电抗器的瞬态电压分布特性,对比了两种宽频等效电路模型在计算匝间电压方面的优劣。最后,基于所建立的宽频等效电路模型,对比了环型和柱型空心电抗器在瞬态电压分布特性方面的区别,分析了影响环型空心电抗器内部瞬态电压的因素,提出了绝缘优化设计方法,设计了一台80kV、15mH环型空心电抗器样机单元,计算了该样机在中频振荡试验和双极短路情况下的内部电压,并进行了相应的绝缘分析。

关键词：海上换流平台环型空心电抗器宽频建模瞬态电压分布绝缘优化设计

±1100kV直流换流阀模块内部电场仿真及绝缘优化

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±1100kV直流换流阀模块内部电场仿真及绝缘优化

作者：梅南华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

特高压直流输电因其输送距离长、输送容量大、系统稳定性强等优点得到业界的广泛重视,发展日趋迅速,从而成为了构建坚强智能电网不可或缺的要素。换流阀作为高压直流换流站的核心装备,随着电压等级的提升,换流阀厅内部电气接线更为复杂... 详细信息

特高压直流输电因其输送距离长、输送容量大、系统稳定性强等优点得到业界的广泛重视,发展日趋迅速,从而成为了构建坚强智能电网不可或缺的要素。换流阀作为高压直流换流站的核心装备,随着电压等级的提升,换流阀厅内部电气接线更为复杂,阀塔体积日趋庞大,高电位区导体及绝缘子表面电场计算是实现小安全裕度下换流阀绝缘优化设计的关键。本文以±1100kV直流换流阀作为对象,采用SolidWorks及ANSYS混合建模技术,建立了±1100kV直流换流阀塔三维模型,并进一步对阀模块模型进行合理简化得到了仿真模型。仿真计算时,以直流换流阀模块内部金属部件表面场强分布为重点关注对象,在多种换流阀型式试验中选取了单阀直流耐压型式试验、单阀交流耐压型式试验两种试验工况并依此得出模型仿真边界条件及相关金属部件钳制电位,最终得出了散热器表面、母排表面、水管金具表面及层间绝缘子表面的场强分布结果。本文分别选取2.7kV/mm和0.9kV/mm作为换流阀厅内金具表面及绝缘子表面场强控制值。在阀模块内部金属部件中,仿真结果显示部分散热器表面场强最大值超出了场强控制值,据此对散热器倒角半径做出了改进,改进后散热器表面场强最大值均控制值安全值以内。针对层间绝缘子表面场强分布结果,对阀塔层间距提出了改进建议,建议将阀塔层间距缩小0.2m,并通过仿真计算验证了这一建议的合理性。

关键词：直流换流阀绝缘型式试验电场计算绝缘优化设计

±800kV直流换流阀模块内部电场仿真对比分析

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智能电网 2015年第6期3卷 542-551页

作者：张静岚卢铁兵齐磊纪锋崔翔刘杰高电压与电磁兼容北京市重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网智能电网研究院北京市昌平区102209

全球能源互联网以其可再生、分布式、互联性、开放性和智能化等优势日益受到业界普遍关注,高压直流输电系统作为能源互联网中的基本组成元素,换流阀内部高电位区导体表面电场计算是实现小安全裕度下换流阀绝缘优化的关键。在实际运行的... 详细信息

全球能源互联网以其可再生、分布式、互联性、开放性和智能化等优势日益受到业界普遍关注,高压直流输电系统作为能源互联网中的基本组成元素,换流阀内部高电位区导体表面电场计算是实现小安全裕度下换流阀绝缘优化的关键。在实际运行的直流输电工程中,±800 k V直流换流阀塔内部电路触发板上的直流均压电阻温度过高,因此需对阀模块内部进行电路改造。为重新测量电路改造后阀塔内部绝缘的可靠性,采用Solid Works建模软件建立阀塔3维模型;并结合逐次子模型技术,利用ANSYS有限元软件对阀模块内部元件的表面电场强度进行仿真计算;对比分析改造前后的阀模块内部电场分布情况。结果表明,阀模块内部整体电场分布合理,电场分布情况满足工程设计要求,最后提出针对电场薄弱环节的优化建议。

关键词：高压直流换流阀单阀直流耐压试验电场计算逐次子模型绝缘优化设计