基于Comsol的离相封闭母线短路电动力的计算

为了避免母线短路过程中所产生的短路电动力使电气设备受到严重损坏,需要精确计算导体所受到的短路电动力。通过有限元软件Comsol对离相封闭母线的三相短路电动力进行详细计算,分析了最大短路电动力发生的时刻及其磁场分布,并与电动力的传统计算方法进行了比较,结果得知有限元法更接近母线导体的实际受力状况。     

基于场路耦合有限元的三相共箱气体绝缘母线暂态电动力分析

基于瞬态场路耦合有限元理论建立了外部电压源激励下的三相共箱气体绝缘母线电路-电磁-结构场数值计算模型。采用顺序耦合方法将电磁场分析得到的节点电磁力作为载荷施加到结构场有限元模型中计算外壳的振动特性。通过将计算结果与镜像电流法和外壳振动测试结果进行对比验证该计算模型的有效性。基于该模型分析计算了工频稳态和不同短路故障条件下三相共箱气体绝缘母线电动力空间分布特性和时变特性,计算结果表明由于三相导体位于同一金属壳体内,短路故障类型将直接影响导体和外壳上电动力的分布特性。单相短路故障条件下气体绝缘母线导体短路电动力在幅值上要大于相间短路和三相短路且在时间上要早于相间短路和三相短路。计算模型和分析结果可用于三相共箱气体绝缘母线结构优化设计和短路故障监测。     

核电厂中压电气贯穿件短路电动力试验探讨

核电厂中压电气贯穿件为安全壳内反应堆冷却剂泵电机提供三相交流电源,设备设计和鉴定中应考虑可能发生的单相、两相和三相短路故障。根据中压电气贯穿件的结构特点和相关鉴定标准,对比分析了中压电气贯穿件可能发生的两相和三相短路的电动力,并探讨了短路电动力试验方法。分析结果表明:中压电气贯穿件发生三相短路的电动力较大,中压电气贯穿件应进行三相短路试验;短路试验电路的X/R值和合闸相角对于短路电动力都有影响;在进行短路试验时应调整试验电路参数,确保至少其中某一相导体的短路电流达到最大短路电流峰值,从而使电动力达到预期目标值。     

短路电动力作用下变压器低压绕组变形研究

电力变压器短路时会产生巨大的短路电动力,当短路电动力过大时会导致变压器绕组变形.为研究三相三绕组变压器短路时的电动力分布和绕组变形情况,本文以一台50MV·A/110kV的三相三绕组变压器为例,计算变压器发生短路时的短路电流,将该短路电流作为激励,通过有限元软件计算绕组的短路电动力,采用磁-结构耦合的方式计算在最大短路电动力作用下的绕组变形和应力分布.结果表明,短路时低压绕组受到向内压缩的辐向电动力和向中间压缩的轴向电动力,绕组中间部分受到的短路电动力大于两端,导致绕组中部的变形程度大于两端.研究结果对研究变压器绕组变形具有一定实际意义.     

1100kV气体绝缘金属封闭开关设备母线机械性能分析

以1 100 k V气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)母线为研究对象,采用有限元的方法,针对GIS母线在导体对外壳短路、导体悬臂、运输颠簸三种情况,对支持绝缘子所承受的应力进行计算。对比母线自振频率,对GIS母线筒在导体安装偏心导致的偏心电动力与高速风载荷下的振动进行分析。计算结果表明:在现场安装过程中,因导体支撑不稳导致导体悬臂时,绝缘子根部产生的应力最大,可达到绝缘子许用应力的80%以上,需要特别注意;若GIS母线发生短路故障,考虑壳体电阻对电流的影响,当短路点与接地点均位于壳体正上方时,绝缘子根部嵌件与环氧树脂的粘接面产生的应力最大,最大值为27.1 MPa,在最大短路电动力的作用下,能保证支持绝缘子机械性能的最佳嵌件半径为70 mm;在计算条件下,母线在偏心电动力以及高速风载荷的作用下,发生共振的可能性较小。     

对变压器电动力计算的想法

变压器绕组的载流导体处在漏磁场中,在这些导体上作用着电动力,电动力在变压器绕组中产生机械应力,并部分地传递到变压器结构的其他元件上.在额定电流下,电动力并不大,但是在短路时,电动力将剧增,甚至可以使变压器损坏.到目前为止,在计算变压器机械强度时,通常把绕组看成是固定不变的,而把作用在绕组上的力看作是一个与绕组中最大电流相对应的常数.换言之,把动态问题当作静态问题来处理.近年来的研究工作表明,有必要研究动态过程中的一些复杂的问题.     

矩形母线短路动稳定校验的研究

在供电系统中选择高低压电器设备和导体时,应进行短路电流动稳定和热稳定的计算校验,以保证整个系统的安全运行.其中,为防止母线在短路时产生的巨大力效应危及系统的稳定运行,对其进行短路动稳定校验是不可缺少的重要环节.本文首先根据系统发生三相对称短路时的短路电流,给出了三相矩形母线短路电动力的解析表达式.在此基础上,再分别讨论单片和多片矩形母线动稳定的校验问题.最后给出了一个实际的算例.     

基于磁-力耦合场的单相电源变压器短路试验研究

以一台200 kVA配电变压器为研究对象,探索了采用单相电源进行变压器承受短路能力试验的可能性,建立变压器三维有限元模型,并进行短路试验验证.利用该模型计算三相短路时不同激励方式下绕组的短路电流与短路电动力,分析比对不同工况下绕组的短路电流及电动力分布特性.研究结果表明,当低压侧三相短路、高压侧三相激励或单相激励时,其短路电流与过零合闸相电动力基本相同,相间短路力相互影响很小,证明了采用单相电源替代三相电源进行短路试验的可行性.     

回路间距对电力电缆短路电动力的影响分析

为有效降低短路电动力对电缆和金具的损害，科学合理地确定电缆的回路间距，本文采用电磁耦合有限元法对高压大截面电缆短路电动力进行了数值计算和分析。建立了单、双回路下水平敷设和品型敷设的电缆三相短路电磁耦合有限元模型，计算并分析了短路电动力在时间和空间上的变化；分析得到了双回路水平和品型敷设下三相短路电动力最大值随回路间距变化的方程。结果表明，双回路短路电动力与回路间距满足特定函数关系，且存在一个电动力变化斜率的拐点，可根据该拐点确定回路间距。本文研究可为电缆短路电动力理论研究和工程设计施工提供理论和技术支撑。     

基于有限元法电力变压器绕组的短路电动力分析

当电力变压器遭受短路故障时,短路瞬变电流导致绕组承受巨大的电动力,可能会造成绕组的变形,甚至使变压器发生绝缘和机械故障,因此计算短路电动力大小、探究其分布特点有助于预测短路后变压器绕组的变形情况,对变压器设计具有参考价值。文章通过有限元软件ANSYS Maxell建立三相变压器的二维和三维模型,并利用该模型分析三相短路后绕组轴向和辐向电动力。利用有限元法仿真得到的短路电流结果与公式计算的电流结果具有高度一致性,这充分说明有限元模型及其计算方法的可靠性。仿真结果表明,绕组两端受轴向力最大,辐向力最小;中部受辐向力最大,轴向力最小。     

三相交流电路非同期短路时短路电流冲击系数的计算

理论分析表明,三相交流电路非同期短路时短路电流的冲击系数Kc,是首先短路两相中短路瞬间领先相的电压相位角、随后短路相的时延以及时间的函数。通过计算机对此三变量函数求极值后,得出首先短路两相中领先相的冲击系数最大。当电路时间常数为45ms时,Kc=2.107,它为三相同期短路时的1.17倍。     

碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管短路特性

器件的短路能力对整流器及其故障保护具有极其重要的意义。当器件故障运行时,为避免器件损坏,须在最短的时间内将故障予以切除,而此时器件的最大短路运行时间为系统保护装置提供了有力的时间支持。主要研究了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(Si C MOSFET)在短路条件下的运行能力,以Cree公司的1 200 V/19 A Si C MOSFET为模型,设计了硬件电路,测试其不同电压等级下的短路电流;并在直流电压等级为600 V的条件下,测试了不同栅极电压、不同温度工况下的短路电流。研究结果表明器件的短路峰值电流随着栅极电压的升高而增大,而其短路运行时间却大幅降低;温度对短路运行时间的影响则相对不甚明显;同时还给出了器件在不同工况下的最大短路运行时间Tsc(max)。     

特高压断路器的瞬态恢复电压研究

结合晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压试验示范工程,研究了交流1100 kV断路器瞬态问题中的断路器开断短路电流或失步解列后的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)内容。在此基础上提出了我国交流1100 kV特高压断路器的工作条件建议,分析了特高压断路器TRV问题的前景。认为我国特高压电网断路器在不采用分闸电阻的条件下,可满足IEC断路器扩展标准和正在修订的我国电力行业断路器标准中对TRV的要求。     

四相双电枢绕组分布电励磁双凸极电机短路故障研究

短路故障是一种较为严重的电机故障,研究电机在短路故障下运行特性对提高电机在特殊环境下的运行能力至关重要.本文提出了一种四相12/9极双电枢绕组分布电励磁双凸极电机,深入研究了其基本结构与工作原理.在此基础上通过有限元仿真研究电机在两种短路故障下的绕组电流、磁链和端电压等电磁特性,得出了短路电流产生的电枢反应对电机的影响...     

基于二维云模型的短路电流峰值预测

短路电流峰值预测对低压系统选择性保护的实现至关重要,目前仍缺乏深入研究。利用短路故障早期检测技术,建立了低压系统单相短路故障仿真模型。获取全相角范围短路故障电流波形,并分析不同相角下短路电流峰值的特点。通过短路故障电流历史数据,构建基于条件云发生器的预测规则,从而建立基于二维云的短路电流峰值预测模型。实验结果表明,基于二维云模型的短路电流预测方法能够准确预测出短路故障电流峰值,为低压选择性保护技术的实现奠定基础。     

基于MMC的光伏直流升压并网系统故障分析及限流控制策略

基于模块化多电平换变流器(modular multilevel converter, MMC)的光伏直流升压并网系统为大容量并网提供了更多的可能。而光伏升压系统直流侧发生故障时暂态过程复杂,故障电流上升迅速且峰值过高。针对此问题,首先对系统直流侧双极短路故障时的直流升压变换器与MMC换流站进行了故障过程分析,并通过故障回路分别计算出了可靠闭锁下流经短路点的故障电流。然后针对MMC换流站的故障电流,依据其控制原理,提出基于电压变化的主动限流控制策略。该控制通过引入电压变化量动态改变桥臂参考电压,从而限制故障电流。最后通过PSCAD仿真模型验证了故障分析结果与限流效果,经检验,该控制策略可以有效减小断路器的开断电流以及桥臂过流峰值。     

兼顾最大短路电流抑制和运行损耗的限流技术

为解决常规无损限流器在10 kV配电网中不能保证所有故障相角下都能有效抑制短路电流最大波峰,从而不能有效防护短路电流冲击伤害的问题,提出了一种快速开关仅与一定比例限流电抗器并联的轻损限流技术,兼顾最大短路电流抑制和运行损耗。提出了采用最大短路电流峰值、超过允许最大短路电流峰值的持续时间、附加损耗和附加电压降作为评价指标,获得轻损限流装置中限流电抗器与快速开关并联部分的最佳比例范围的方法。结合典型案例,采用电力系统暂态仿真软件PSCAD,对比分析了轻损限流器与常规无损限流器在不同故障相角下,分别应用自然过零熄弧和人工过零熄弧情形下的短路电流抑制效果。分析结果验证了所提出轻损限流技术的可行性和有效性。     

Instantaneous Circuit Breaker Settings for the Short-Circuit Protection of Direct Current 300-and 600-V Trailing Cables

Present Federal regulations which specify maximum instantaneous circuit breaker settings for the short-circuit protection of coal mine trailing cables are discussed. Characteristics of mine power systems, which limit short-circuit current in dc trailing cables, and minimum expected short-circuit currents for dc 300- and 600-V trailing cables are analyzed. New maximum instantaneous circuit breaker settings, based on minimum expected short-circuit currents and typical circuit breaker tolerances, are proposed with emphasis on safety, and tests are cited.     

低压系统短路故障建模及电流预测技术

短路电流峰值对低压系统选择性保护及其断路器可靠分断十分重要,迄今尚缺乏深入研究。利用短路故障早期检测技术,在仿真分析短路故障早期参数的基础上,采用灰度关联度,得出对短路电流峰值的主要影响因素,并采用极端学习机(ELM)实现短路电流峰值的预测。仿真结果表明,灰色关联度可有效辨识短路电流主要因素,降低了短路电流预测特征变量维数。基于短路故障早期检测及极端学习机的短路电流预测方法,具有鲁棒性强且精度高的特点,为低压选择性保护技术的实现奠定基础。     

分析零序电流与电容电流

流过故障点的总短路电流原则上都存在两个电流分量:即通过中性点接地回路形成的包含零序电流分量在内的短路电流Ik和由线路上相对地以及相间等效电容引起的电容电流。