高压开关柜温度场数值分析

高压开关柜过热是威胁其安全稳定运行的关键因素,准确计算开关柜内部温升很有必要。本文采用Solidworks软件建立开关柜精细3D有限元模型,基于Icepak软件进行温度场和流体场的数值计算和分析。考虑空气对流散热和风扇强迫风冷的因素,通过控制热流路径上的空气网格尺寸和形状,实现了复杂模型温度分布的准确求解。以典型10kV高压开关柜为对象,根据开关柜各个部位的发热量,计算了柜体内的温度分布,计算结果表明断路器模块是开关柜中温度较高的区域,最高温度出现在上动触头处,是开关柜温度监控的关键。对开关柜进行了温升试验,通过对比仿真计算结果和试验结果,验证了仿真计算的准确性。     

高压开关柜温度流场仿真研究

高压开关柜是火电机组重要的电力控制设备,其中无风机自然散热型开关柜长期连续运行,由于内部积灰和触头弹簧松弛,可能出现局部温度异常上升,存在安全隐患,因此对高压开关柜进行温度场分析尤为重要.本文采用SpaceClaim绘制宁夏某电厂6 kV自然散热高压开关柜模型,根据近似电阻值计算不同工况下的发热功率作为热源参数,导入Fluent有限元分析模块,对开关柜温度流场进行仿真分析,结果显示断路器回路温度最高,其次为触头温度,并且上柜器件温度比下柜温度高10℃左右.结合厂内安装的光纤光栅测温系统监测数据,对比温度场模拟结果,误差在10％以内,表明温度流场仿真结果具有现实意义.最后基于大电流高温度工况,加装轴流风机,模拟不同入口风速下柜内温度场,对改善柜内温度环境具有重要意义.     

强迫空气冷却高压开关柜三维气流——温升仿真分析

为辅助高压开关柜设计及优化,减少试验次数、缩短产品开发周期;文中基于有限容积法对10 kV KYN-28A高压开关柜整体模型进行了三维气流—温升仿真分析。通过建立10 kV高压开关柜三维模型、划分网格、计算发热功率、采用有限容积法计算出开关柜内各部件的温度以及柜内气流分布。计算结果表明,强迫风冷状态下由于上下静触头盒内气流流速明显不同,上部隔离触头温度要高于下部隔离触头的温度,且为发热的主要部位。进行了相关的温升实验,数值计算结果与试验结果基本吻合。     

高压电缆接头温度场分布的仿真计算

温度是制约电缆接头载流能力的直接因素,研究接头的温度场分布对实现接头载流能力的准确评估至关重要。论文建立了接头的二维轴向仿真模型,对不同负荷下接头进行温度场仿真分析,并设计了高压电缆接头稳态温升实验,实测了不同负荷下的接头稳态温度分布。最后,应用接头二维轴向仿真模型研究了环境温度、对流换热系数、主绝缘件和保护壳填充胶导热系数变化对接头稳态温度分布的影响,进而提出了电缆全线载流量的提升策略。实验和仿真结果对比表明,不同负荷下接头二维轴向仿真模型对接头导体温度的计算误差绝对值不超过10%。因此,采用接头二维轴向仿真模型计算接头温度场分布能够满足工程应用的需求。     

一种高压开关柜的热效应仿真方法

温升是衡量开关设备能否长期稳定运行的重要因素之一。本文以典型结构KYN96-12的出线柜为例,探讨了进行高压开关柜热效应仿真分析的方法。首先将柜体有效简化,生成了合理的有限元模型;然后利用电磁仿真分析软件,对开关柜的发热功率进行了仿真分析;最后通过稳态热分析得到了开关柜导体的温度场数据。试验数据验证了简化的开关柜模型是合理的,热仿真分析的方法是正确的。开关柜的仿真数据对其温升优化设计具有指导意义。     

10 kV高压开关柜内部短路电弧冲击过程仿真及安全设计

目前10kV开关柜由于内部短路电弧引起的爆炸事故仍时有发生,其内部短路电弧冲击过程的仿真计算方法复杂度和准确度难以兼顾,安全设计缺少理论和方法指导.该文基于温度场、流体场和位移场耦合的有限元计算方法,利用热源等效和分舱建模方式,对开关柜内部电弧冲击过程进行仿真计算,兼顾了准确性和灵活性.以电缆室为例,通过仿真计算得到内...     

基于耦合场的中型高压异步电动机转子温度场的数值计算

以YKK400-6,690kW中型高压异步电动机为例,根据流体力学和传热学理论及求解传热问题的能量方程,建立了电机转子的三维数学模型和物理模型,给出相应的基本假设和边界条件,采用有限体积法对流体场和温度场控制方程进行耦合求解,计算出了高压异步电动机转子径向通风沟内流体速度与温度,电机转子的温度场分布.对计算结果进行分析...     

27.5kV GIS母线室三维温度场的数值计算

基于热传导微分方程、流体运动控制方程及辐射换热方程,建立了传导、对流和辐射换热相互耦合的数学模型,并采用壁函数方法处理固体与流体界面的对流换热问题,对27.5kV GIS(gas-insulated switchgear)开关柜母线室的三维温度场和气流场进行了数值计算与分析。仿真中采用了六面体网格剖分,通过有限容积法对方程进行离散求解,得到了母线室内的三维温度场与气流场的分布。计算结果表明,三工位隔离开关为温度最高部位,气体的对流使得母线室内温度趋于均匀并使载流回路的散热效果得到了加强。进行了相关的温升实验,温度的数值计算结果与实验结果吻合,表明了计算方法的正确性。     

高压开关柜接触发热温度场数值计算

开关柜内接触发热是造成柜内导体过热及绝缘损坏的主要原因。以典型箱式固定式开关柜XGN2-12/3150为研究对象,利用三维建模软件Solidworks及有限元分析软件ANSYS中进行开关柜接触发热温度场数值仿真。对额定电流运行时不同接触电阻造成局部过热状态下的高压开关柜温度场分布进行了数值计算和比较,计算分析认为隔离开关旋转触头、断路器触头、母排压接接头处的局部发热最高温度随接触电阻的增加呈线性增大趋势。在接头附近设置的温度监控点的温度与实际最高温度间的温差随接触电阻的增大而增大。接头附近设置的温度监控点可以用于判断接触发热程度,计算结果可以为温度校正及局部温升的监测提供依据。     

温度场的数值模拟法在干式电力变压器热设计中的应用

建立了干式变压器二维非稳态温度场的数学模型，采用有限差分布方法来求解变压器一相的温度场，分析计算了铁心，低压绕组，高压绕组的温升特性及整体温度分布和最热点位置。     

开关柜的10 kV至20 kV升压改造分析

比较全面地分析了国内10 kV配电网中主流类型开关设备的20 kV升压改造情况,对移开式开关柜、固定式开关柜和环网柜提出了采用内部结构优化的升压改造方法,为将来10 kV配网逐渐升压至20 kV电压等级的过程,提出了经济、可靠的开关设备升压改造方案。研究表明,在确保柜体安全性和可靠性的前提下,通过采用内部结构优化改造的方法可以使目前国内大部分种类的开关设备达到20 kV运行要求。     

直流叠加冲击电压试验回路保护电阻参数选择与外形优化

在最大900 kV直流叠加1800 kV操作或2400 kV雷电冲击电压的试验中,需要设计特殊的电阻元件保护直流电压发生器免受冲击电压的损坏。本文通过仿真计算,对直流叠加冲击电压试验回路中保护电阻的阻值进行了选取,同时基于试验时发生的外绝缘闪络,对电阻丝绕法与电极外形进行了优化,结果表明:保护电阻阻值选择500 kΩ,可满足保护直流电压发生器的要求;保护电阻外绝缘长度选择10 m,电阻丝绕法采用双线对绕,高压端电极配置环径2700 mm、罩深500 mm、管径250 mm的均压环,可明显改善电阻上电压分布和电场分布,满足不发生外绝缘闪络的要求。     

KYN28-12高压配网开关设备物联网集成设计与应用

KYN28-12高压配网开关设备是10 kV配电网中应用量大、面广的成套开关设备,本设计提供了1种有别于传统配电室局域网信息化管理,能随时随地对开关设备健康状况可视化的方法:物联网网关、噪音、灰尘、温度等传感器与开关柜二次系统集成设计到开关柜仪表室内,将设备重要的工况、运行指标实时数据进行主动采集和发送,传递到云平台进行实时监测、评估和预警等。通过现场使用及周期测试,结果表明:该设计提供了1种开关设备全生命周期管理的实现方法,尤其是对数据分析为基础的设备健康管理体系提供了有效支撑,催生了基于数据的电力配电站精准运维服务新业态。     

电压互感器温度场计算研究

电压互感器是电力系统中重要的测量设备,温度是影响其测量精度的一个主要因素。为了分析电压互感器的温度场分布、提高电压互感器的散热能力,采用ANSYS软件与CFX软件进行电压互感器的温度场和流体场耦合仿真计算的方法,以10 kV电磁式电压互感器为研究对象,建立了简化的温度场仿真计算模型。通过仿真计算,在考虑空气对流散热,采用扫描剖分的条件下,获得电压互感器模型的温度分布及热点温度位置。分析了影响热点温度的因素。计算结果表明,低压顶部绕组是电压互感器温度最高的部位,是温度监测的关键;油的热导率与粘度在正常温度范围内对温度场计算影响不大,可以忽略,侧表面的对流换热系数对热点温度的影响较大。采用增加侧表面换热能力的方法,可以增强电压互感器的散热能力。     

3种典型220kVGIS变电站进线方式的电磁场分析

高压输变电系统产生的工频电磁环境成为当今人们关注的热点问题。本研究利用COMSOLMuhiphysics（多物理场有限元仿真软件）,模拟分析了3种典型220kVGIS（气体绝缘组合电器设备）变电站进线方式在周围空间所产生的工频电场和磁场分布特征及影响规律。首先建立3种输电线路的模型;然后利用有限元法进行软件仿真,计算电磁场在离地1．5m和15m高度处的水平分布;最后按照国际非电离辐射防护委员会（ICNRIP）1998年发布的《限制时变电场、磁场和电场磁暴露（300Hz以下）导则》对结果进行评估。计算结果表明,220kV电压等级的3种进线方式产生的工频电磁场均低于ICNRIP规定的公众暴露限制。     

高压永磁同步电动机实心转子三维温度场分析

为了更准确地研究高压大功率永磁同步电动机的温升情况,对315kW,6kV永磁自起动同步电动机进行分析.以二维电磁场分析得到的损耗为热源,建立了永磁同步电动机实心转子三维温度场的物理模型和数学模型.由于转子端部的构件比较复杂,故采用反推迭代法确定端部表面散热系数.其后通过给定求解域内的基本假设和边界条件,利用三维有限元法对电机进行了温度场计算,将最终计算结果与实测值进行比较,验证其满足工程精度的要求,为以后表面散热系数的确定提供了新的理论依据.     

Rated overload Characteristics of IGBTs for low-voltage and high-voltage devices

By a vertical shrink of the nonpunchthrough insulated gate bipolar transistor (NPT IGBT) to a structure with a thin n-base and a low-doped field stop layer a new IGBT can be realized with drastically reduced overall losses. In particular, the combination of the field stop concept with the trench transistor cell results in an almost ideal carrier concentration for a device with minimum on-state voltage and lowest switching losses. This concept has been developed for IGBTs and diodes from 600 V up to 6.5 kV. While the tradeoff behavior (on-state voltage V/sub CEsat/ or V/sub F/ to tail charge) and the overall ruggedness (short circuit, positive temperature coefficient in V/sub CEsat/, temperature independence in tail charge, etc.) is independent of voltage and current ratings the switching characteristics of the lower voltage parts (blocking voltage V/sub Br/<2 kV) is different in handling to the high-voltage transistors (V/sub Br/>2kV). With the HE-EMCON diode and the new field stop NPT IGBT up to 1700 V there is almost no limitation in the switching behavior, however, there are some considerations-a certain value in the external gate resistor has to be taken. High-voltage parts usually have lower current density compared to low-voltage transistors so that the "dynamic" electrical field strength is more critical in high-voltage diodes and IGBTs.     

HID灯电子镇流器点火控制的研究

分析了HID灯的启动特性和点火电路电压的工作特点。由于传统点火电路中转折二极管的工作特性一旦发生变化,HID灯将不能被点亮。针对这一问题,提出了用Boost电路代替传统的点火电路,理论分析可知该点火电路能为HID灯提供高压点火电压,仿真分析可知,全桥逆变直流电压在50 V到570 V的范围,该Boost点火电路电压能从3kV升压到40 kV,实验结果表明,提出的点火电路比传统的点火电路能实时提供点火电压,可靠性高,控制和调试简单,解决了传统点火电路中由于器件和灯管老化造成的使用寿命短、启动和点火高压难等问题。     

基于LPWAN多源信息融合的高压开关柜智能监测与故障诊断系统

提出一种基于LPWAN多源信息融合的高压开关柜智能监测与故障诊断系统,采集高压开关柜的运行状态数据,搭建LPWAN技术自组网络进行数据上传,构建B/S架构的管理系统进行人机交互、分析报警。管理系统将开关柜原始监测数据标准化预处理,通过PCA对样本进行特征融合,使用PNN综合决策分析,建立PCA-PNN多源信息融合的故障诊断模型对开关柜的运行状态进行判断。实验结果表明,该方案能够提高对高压开关柜故障诊断的时效性与准确率。     

10kV开关柜局部放电检测技术研究与运用

10 kV开关柜作为中国配网系统中非常重要的设备,其运行的可靠性直接关系到供电可靠性。开关柜内的绝缘缺陷或劣化、接触不良等都会成为其安全运行的隐患,而这些隐患在设备正常运行的情况下又很难发现。为解决上述问题,笔者介绍了基于暂态对地电压(TEV)、超声波(AE)、超高频(UHF)原理的联合局部放电检测方法。该方法可以为评估开关柜运行状态和检修工作提供丰富的数据依据,全面保障10 kV开关柜的安全运行。