基于有限元分析的GIS断路器温度场仿真研究

气体绝缘开关设备的工作可靠性对于保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。由于触头接触不良导致局部过热是引发 GIS 故障的主要因素之一。采用ANSYS Workbench软件,综合考虑集肤效应、涡流效应、重力作用、气体对流、辐射散热等因素,建立220 kV GIS断路器多物理场耦合模型,并研究负荷电流、环境温度、接触电阻对温度场的影响。结果表明：水平放置的断路器触头处温度最高,整体呈现上高下低,左右基本对称的温度分布规律;环境温度仅影响设备温度的绝对值,而负荷电流和接触电阻的增大直接影响欧姆损耗使温度升高;动静触头同轴度偏移引起接触电阻不均匀变化,有可能导致触头温升异常引发过热性故障。研究结果可为GIS设备温度监测及故障诊断提供参考。     

基于振动信号的GIS隔离开关触头接触缺陷试验研究

为判断气体绝缘开关设备(GIS)开关触头是否出现接触不良的机械缺陷,利用一台110kV GIS为主体建立的试验平台,采集开关触头正常接触、触头中度接触不良、触头严重接触不良3种机械状态下的振动信号进行分析。结果表明,GIS振动信号频谱分布以100 Hz及其整数倍频分量为主,接触缺陷出现后,100、200Hz幅值变化明显;振动信号100Hz幅值与电流平方成正比关系,拟合方程斜率随缺陷程度的增大而增大,可通过斜率大小的改变判断触头接触情况。     

磁流变阻尼器多物理场耦合的温升特性分析

磁流变阻尼器属于一种能量耗散装置,在使用过程中将振动机械能转化为自身热能,阻尼器力学性能受磁场和温度等因素的影响。建立磁流变阻尼器温度场的数学模型和仿真模型,运用COMSOL仿真计算软件,分析了磁流变阻尼器多物理场耦合下的温升特性,通过改变线圈电流大小、激励振幅和频率,对比研究影响阻尼器温升的原因。仿真结果表明,磁流变阻尼器温升主要来自于磁流变液流动的黏性热,小电流时电磁热对阻尼器温升影响较小,激励信号振幅和频率的变化对阻尼器温升影响较大,一维能量平衡法温度场数学模型仅适用于激励信号时大振幅或大频率工况场合。     

基于有限元分析的电缆中间接头电阻研究

针对10kV电力电缆中间接头运行时,电缆芯与连接管处的接触电阻在大电流作用下产生的热量是否为中间接头发生过热现象的最大诱因展开研究。利用有限元分析软件ANSYS对建立的中间接头连接管与电缆芯实体模型进行应力分析。在连接管外表施加冲压(强)后,得到连接管内部应力分布与形变图,读取接触处的仿真压强值,通过换算以及参考接触电阻的工程计算公式,计算出冲压操作产生的接触电阻大小。得出电缆中间接头处接触电阻远小于连接管位置本体电阻,不足以对电缆中间接头造成过热影响的结论,对进一步探究电缆中间接头发热机理具有一定的参考意义。     

电力设备载流连接板温升研究

针对电力设备载流故障与接触电阻、设备载流、外部环境温度及其结构尺寸之间的关系,研究建立了高压电气设备载流连接板温升故障的有限元计算方法,借助传热学理论,建立温升模型。并针对一起35 k V电流互感器载流连接板仿真发热故障进行了ANSYS计算分析,重点研究了载流连接板通过的电流大小、外部环境温度及连接板尺寸对其温度升高的影响。该分析结果可以用于对红外测温过程中电气设备电流型致热故障进行参考分析,并对实际设计中生产厂家选用高压电气设备一次电流连接板尺寸大小有一定的指导意义。     

特高压直流输电系统触发角和输送功率对网侧谐波影响的仿真分析

针对直流输电系统运行方式和功率点多变导致谐波含有率有明显的不确定性问题,分析了+K168换流站特征谐波电流含有率,介绍了直流输电工程中常见的运行方式,利用PSCAD软件建立了特高压直流输电系统模型,仿真分析了触发角和功率变化对换流站网侧电流谐波含有率的影响。结果表明,换流器整流侧触发角增大时,交流网侧谐波含有率会逐渐上升;输送功率越大时,谐波含有率总体越小;输送功率越小时,谐波含有率总体越大。     

500kV第4串三相电流不平衡原因分析及处理

亭卫站是上海电网500kV主网架的支撑点之一,站内500kV线路采用3/2接线方式,共有7串,8条出线,采用高压全封闭组合电器(HGIS)。针对第4串线路出现三相电流严重不平衡甚至缺相运行的现象,进行了故障分析和隐患排摸,确诊为缺相运行的主要原因是HGIS隔离开关传动连杆走偏,导致隔离开关合闸不到位,使得动静触头没能完全接触,由于接触面过热部分烧熔,造成接触电阻增大,最终电流为零。经过厂家及时处理,恢复了线路正常运行。     

测量方式对太阳电池输出性能测试的影响

通过对二线与四线接法测试单晶硅太阳电池I-V曲线的实验结果对比,分析串联内阻对于太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及最大输出功率测量结果的影响。结果发现串联内阻越大,太阳电池的短路电流、填充因子及最大输出功率测量结果越小,但对开路电压基本无影响。且太阳电池接收光强越大即输出电流越大时,串联内阻的影响也越大。二线法因串联内阻较大,相较四线测量方法,在光强分别为1160.69、734.61、470.15和232.14 W/m²时,最大功率降幅分别为64.73%、40.26%、22.98%、11.88%;填充因子降幅分别为64.10%、40.96%、22.22%、12.66%。表明内阻大小影响二线及四线测量结果,四线法测量方式能有效规避串联引线电阻和部分接触电阻,是较理想的测量方式。     

某水轮发电机组碳刷温度分布和温升特性分析

为通过了解温度分布和温升规律来解决碳刷打火问题,利用红外热像仪测量分析了正常碳刷和打火碳刷在相同条件下的温度数值、温度分布和温升曲线,并根据实测数据建立数学模型,分析励磁电流对碳刷温升规律的影响,以计算机组安全运行条件。结果表明,打火碳刷沿滑环旋转方向与滑环的接触面上温度较高,且与碳刷本体温差大,而正常碳刷温度分布较均匀;随励磁电流的增加,打火碳刷温升较快,而正常碳刷温升平稳;打火碳刷与滑环的接触电阻较大且随着励磁电流的增加而波动,碳刷打火伴随着温度的异常升高,且碳刷温度分布不均匀;正常运行时应将打火机组的励磁电流控制在800A以下。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

浅谈接点接触不良的火灾危险性

接点接触不良是引发电气火灾的重要原因之一.叙述了接点接触不良形成火灾的原因和主要特点,旨在帮助广大消防官兵更好的了解接点接触不良的火灾危险性.     

水平均质表面上非等直径水滴聚合的可视化实验

对水平均质表面上非等直径水滴的聚合过程及特性进行可视化实验研究,获得了其聚合过程中水滴液桥半径、接触角和接触线的变化特性和规律,并与等直径水滴聚合进行了比较。结果表明,非等直径水滴聚合后的液桥半径的振幅小,接触角小,接触线的收缩与扩张幅度较大。     

Ag／AuGeNi／n－GaSb欧姆接触的研究

研究了Ａｇ／ＡｕＧｅＮｉ／ｎ－ＧａＳｂ在１５０℃一４５０℃下合金处理对欧姆接触的影响，最佳合金温度为２２０℃，此时接触电阻率为６．７×１Ｏ－‘Ωｃｍ‘。用ＡＥＳ和ＸＲＤ研究了金属半导体界面处的扩散及物相变化，并讨论了接触电阻率与微结构的关系。     

柴油机连杆有限元接触分析算法的探讨

利用ANSYS有限元分析软件对6113型柴油机连杆进行了有限元接触分析算法的探讨。根据连杆的受载状况,建立了按多体接触的三维模型,模拟了连杆零部件之间的接触,用有限元的方法对设计的连杆进行了结构强度计算分析。     

太阳能电池背表面钝化的研究

利用PC1D模拟不同少子寿命的电池效率与背表面复合速率的关系,采用氮化硅和及其与二氧化硅薄膜的叠加层作为背面钝化膜,通过丝网印刷的方法形成条形局域背接触和局域背面点接触,条形接触的面积为背表面的25%,背面点接触孔径为250μm,间距2mm。经过RTP处理之后,两种不同的接触方式存在相同的问题,串联电阻大,并联电阻小,而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。结果表明,在正常的烧结状态下,常规铝浆很难完全穿透氮化硅薄膜及其叠加层背面钝化层。而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。     

三维接触问题的有限元分析及在汽轮机中的应用

针对汽轮机转子叶根与轮缘的复杂接触问题，推导出三维接触面单元，为解决接触面的不断变化和不确定性，提出了预留单元的思想，采用位移和应力交替控制的增量法，对汽轮机转子叶根和轮缘的接触强度进行了详尽的分析。     

Design of experiments on the effects of linear and hyperelastic constitutive models and geometric parameters on polymer electrolyte fuel cell mechanical and electrical behaviour

In this work, the influence of the geometric and mechanical properties of the constitutive layers of a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) on the system performance was investigated. More specifically, this study focused on the internal electrical resistances due to the interlayer mechanical contacts. Indeed, electrical contact resistances are one of the main sources of ohmic losses in a PEMFC and therefore require special attention to improve the system efficiency. To this end, a Design of Experiments associated with a 2D Finite Element Model including contact friction was developed and used. The typology (linear or hyperelastic) of the constitutive law of a Gas Diffusion Layer (GDL) and the layer thicknesses were parametrized and investigated. The analysis of the results shows that the impact of thicknesses and thickness ratios on PEMFC performance is more important than the typology of the GDL constitutive law.     

Effect of solid surface properties on dynamic contact angles

An experimental investigation was conducted to understand the effect of solid properties on dynamic wetting. Using a liquid tank method, the wetting behavior of silicone oil over glass, aluminum, and stainless steel surfaces was measured. For all three surfaces, the dynamic contact angles disagreed with the universal function proposed by Hoffman. However, if a dimensionless parameter is introduced to describe the nature of the solid surfaces, the experimental results can be in good agreement with the model. Furthermore, the present experiments indicated that the Hoffman–Voinov–Tanner law should be valid for a wider range of dynamic contact angles or capillary numbers. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 35(1): 1–12, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20099     

燃油系统凸轮机构接触应力分析

利用动力学分析软件ADAMS对喷油泵凸轮机构的运动规律进行分析,通过有限元分析软件对不同种凸轮-滚轮进行接触应力有限元计算,从而得出凸轮-滚轮接触应力的分布规律,以及凸轮型线和滚轮外形对接触应力分布情况的影响,并对柱塞腔内燃油压力进行了测量,验证了边界条件的正确性。结果表明,在柱塞腔油压一定的情况下。适宜采用推程启始角较小、推程运动角较大的凸轮和大弧度的鼓底滚轮．由此可以减小凸轮-滚轮的接触应力,提高滚轮与凸轮的使用寿命。     

发动机连杆疲劳强度有限元分析

运用ABAQUS软件,对发动机连杆疲劳强度进行分析。采用接触非线性分析方法,对连杆在装配、最大爆发压力和最大惯性力3种工况下的应力进行求解计算;采用FORTRAN语言编写ABAQUS用户子程序,对最大爆发压力工况和最大惯性力工况下的应力进行等效转化疲劳应力计算。