变压器去耦覆盖层降噪技术研究北大核心CSCD

传统的低噪声变压器研究主要围绕着降低铁心磁通密度方面开展,但该技术因耗材多、成本高难以普及推广应用。文中基于吸声降噪原理,提出了在变压器内壁增加吸声装置调整变压器箱体声阻抗方法来实现降噪目的,并对声阻抗变化前后的变压器噪声特性进行了模拟仿真分析,计算结果表明,适当调整变压器箱体声阻抗后,变压器箱体外噪声可明显降低,声压最小降幅为5 d B。随后借鉴平板吸声器调整声阻抗降噪思路,研制了变压器去耦覆盖层面板,该面板采用模块化设计,多块去耦板独立组装敷设在变压器内壁,并通过球形阻尼器连接在一起。同时开展了变压器噪声测试,结果显示安装去耦覆盖层面板后,测点声压级明显降低,降幅可达7.1 dB(A)。     

基于三维热力场耦合分析的换流变压器网侧干式套管拉杆连接结构力学计算及优化设计

换流变压器网侧套管在换流站系统运行中承担着关键作用，但在实际运行中其拉杆连接结构多次发生如拉杆断裂、拉杆与载流端子松脱等故障。本研究针对某出现故障的550 kV换流变网侧干式套管，采用三维电磁-热-流场耦合分析方法及热力场耦合分析方法，建立了套管及拉杆连接结构精细化模型，考虑了热传导、热对流、热辐射等条件，计算了网侧套管温度场及应力应变场分布。结果表明：换流变网侧干式套管的拉杆连接系统附近温度较高，拉杆表面大部分区域受到较大应力作用，拉杆与载流端子插接处应力极大，在工况反复热胀冷缩及换流变压器振动等因素的共同作用下可能导致拉杆与载流端子插接处脱开，电气连接失效。同时提出了采用导杆式插接结构替换拉杆连接系统的优化设计方案，通过仿真分析验证了导杆式套管温度分布及应力应变分布满足安全稳定运行的热裕度和机械裕度，为后续生产试验提供依据。     

特高压GIS用单支撑绝缘子绝缘结构优化设计

单支撑绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）中重要的绝缘支撑结构，其性能优劣影响着GIS运行的可靠性和稳定性。该文开展了1 100kV GIS用单支撑绝缘子的结构优化研究，选取绝缘子表面合成电场强度、绝缘子表面切向电场强度、金属嵌件表面合成电场强度作为性能指标，分析绝缘子伞裙和金属嵌件各自的关键结构参数对性能指标的影响规律，采用自适应变异的粒子群算法进行整体优化。在此基础上，提出了基于贝塞尔曲线的绝缘子表面轮廓描述方法，选取整体优化后电场畸变严重的绝缘子伞裙底部圆角结构开展局部精细化优化。优化结果与原始结构相比，金属嵌件表面电场强度下降24.2%，绝缘子表面合成电场强度下降25.6%，绝缘子表面切向电场强度下降22.6%。该文提出的参数整体优化和贝塞尔曲线局部精细化优化的分步优化方法，使特高压GIS用单支撑绝缘子的绝缘性能得到了显著提高，优化结果能够为GIS单支撑绝缘子的结构设计提供参考。     

电热耦合场分析在±800 kV穿墙套管电场分布计算应用

800 kV穿墙套管在特高压直流输电工程中发挥着重要的作用，但在应用有限元分析方法对其进行电场仿真优化设计时，往往忽略穿墙套管实际运行时的温度对电场分布的影响。文中首先建立了±800 k V穿墙套管三维仿真模型，通过仿真计算得到穿墙套管的温度场分布，考虑了实际运行中，套管发热对内部环氧芯体电导率的影响，并在温度场分布的基础上，应用电热耦合场分析计算的方法，获得穿墙套管的电场分布。计算结果表明：正常运行时，穿墙套管载流导杆及卷制管温度呈现中间高两边低的分布规律，靠近导杆的芯体温度高，沿径向方向，芯体温度逐渐降低；同时发现，在恒定电导率条件下，芯体径向电场两边高，中间低，分布均匀，在考虑温度对芯体电导率影响的条件下，芯体电场分布沿径向逐渐升高，分布不均匀。可见，温度对穿墙套管电场分布有显著的影响作用，该研究可为穿墙套管设计与优化时的仿真计算提供校正。     

GIS/GIL滑动触头电连接部件过热故障机制仿真分析

近年来，气体绝缘输电设备中滑动触头电连接部件过热故障时有发生，严重影响了设备运行的可靠性，威胁了电网的稳定运行。为了研究滑动触头过热故障发生机理，选取气体绝缘输电设备电连接用弹簧触指为研究对象，建立了电、磁、热、流、力3维多物理场耦合模型。基于静态结构分析滑动触头插接过程中和发生热膨胀后弹簧触指的接触力并依此计算接触电阻，结合接触电阻电场分析计算得出导体发热功率，并代入热-流耦合中分析滑动触头的热场分布。研究结果表明：单一环弹簧的接触力为5.06 N，与规格参数误差为1.2%；当发生偏心等故障时触指温度可达108.25℃，并间接影响相邻触指的温度和内外SF₆气体的流动；文中5%的触指发生劣化过热会造成26%的触指出现升温现象，与非故障区域的最大温差为20℃；温升导致的热膨胀会使触点处接触压力呈非线性变化，长期运行或偏心受力等原因引发的接触性能劣化将直接导致触头部分出现过热故障。论文研究可为弹簧触指劣化机理研究和滑动触头电连接部件过热故障分析提供理论依据。