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期刊信息/Journal information
高电压技术
中国电力科学研究院　中国电机工程学会
高电压技术

中国电力科学研究院　中国电机工程学会

杨迎建

月刊

1003-6520

hve@sgepri.sgcc.com.cn

027-59835528

430074

湖北省武汉市珞瑜路143号武汉高压研究所

高电压技术/Journal High Voltage EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为国内外唯一集中、全面地反映当前高电压技术领域科技信息的专业技术刊物，国内外公开发行，是国务院学位办审定的中文重要期刊、中文核心期刊，EI page one和《科技文献通报》收录期刊。本刊根据电力生产、建设、科研、教学需要提供导向性、实用性信息及技术措施，推广实用技术的成果，为我国科技发展、领导决策、促进生产发挥接口、载体和桥梁作用。本刊报道内容包括高压设备、输电线路、系统暂态、测试工程、电磁、城网供电、电力电子等及生态环保生物医疗等边缘、交叉学科。既有基础理论研究也有工程实践应用。本刊读者对象为电力系统生产、建设、运行、管理部门及相关产业科研、设计、制造单位的领导、科技人员、大专院校师生及其他相关工程技术人员。
正式出版
收录年代

    电工装备低频电磁仿真中若干关键问题研究现状及趋势

    任卓翔闫帅陈志福徐小宇...
    905-923页
    查看更多>>摘要：低频电磁场仿真是电气装备智能化的基础核心技术.该文基于计算电磁学自 20世纪60年代以来的发展历程,讨论了低频电磁场仿真中若干关键问题的发展现状,展望了当前数值仿真领域的发展趋势.首先,介绍了低频电磁场计算基本方程及数值离散方法;其次,对低频电磁场计算中材料建模的均一化、各向异性、磁滞模型等方面开展了分析和探讨;随后,针对空间多尺度、趋肤效应、开放边界以及变形与运动对低频电磁场仿真中网格和离散格式的特殊性进行了阐释,分析了当前电磁-力-热多物理耦合中的关键问题,介绍了数字孪生模型构建中基于物理模型和数据驱动的建模方法及近期工作;最后,对数值仿真在优化设计、人工智能、新一代仿真软件等方面的发展趋势进行了分析和展望.当前,多尺度多物理耦合建模仿真方法仍是电磁场计算领域的研究重点.传统数值仿真与新兴计算技术、人工智能的结合愈加紧密.智能制造和数字孪生等前沿需求下,电磁场计算面临高效迭代仿真和实时仿真的挑战,由物理模型和数据共同驱动的替代建模是解决这两方面挑战的重要手段.工业CAE仿真软件架构正在发生着深刻变革,迫切需要我国自主CAE仿真软件核心技术及应用生态的提升.

    计算电磁学有限元数字孪生人工智能工业仿真软件

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    面向数字孪生变压器的计算机辅助运维(CAM+)构架与关键技术

    廖瑞金罗豪成立杨丽君...
    924-940页
    查看更多>>摘要：发展数字孪生变压器对支撑电力装备智能运维具有重要价值.目前变压器已具有计算机辅助设计、工程仿真的一般功能,但面向运行维护的场景、性能数字孪生还处于初级阶段.为此,该文提出了一种将计算机辅助设计、工程仿真、制造进一步拓展为电力装备的计算机辅助运维(computer aided maintenance+,CAM+)新模式,包含了场景更新、虚实融合、故障定位、智能运维等功能.该文首先介绍了CAM+的内涵,结合电力装备的数字孪生架构提出了面向数字孪生变压器的CAM+模式的技术架构.然后,综述了3维场景可视化建模、高精度传感、多物理场耦合模型与快速计算、虚实融合的动态推演、多源数据融合、状态智能评估、知识图谱等CAM+模式所涉及的关键技术.最后,分析了CAM+在变压器场景更新、参量孪生和智能运维的应用,并总结了未来CAM+所面临的挑战和发展方向.

    CAM+数字孪生变压器虚实融合动态推演智能运维

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    基于Twin Builder的110 kV油浸式变压器3维磁场降阶模型及损耗分析

    张重远刘迪程高成龙刘云鹏...
    941-951页
    查看更多>>摘要：为解决 3 维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型.以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下的磁场及损耗分布;其次,通过仿真试验设计获取了多组工况下的磁场与损耗数据,在Twin Builder中训练得到变压器磁场的各降阶模块;最后,搭建面向数字孪生应用的变压器3维磁场降阶模型,实现了变压器磁场损耗的快速计算与云图分布的可视化.与计算单数据相比,仿真结果考虑了涡流效应的绕组损耗在靠近端部时有明显升高,最大值分别出现在高、低压绕组两端,约为绕组中部损耗的1.3～1.65倍.基于该磁场结果建立的降阶模型在计算效率方面较全阶模型有显著提升,将实际仿真时间缩短至 0.76 s,可满足数字孪生应用场景下的磁场快速计算需求.

    油浸式变压器数字孪生TwinBuilder本征正交分解响应面法降阶模型

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    基于电磁-流热双向耦合的变压器绕组温升计算及结构参数优化

    袁发庭杨文韬韩毅凛陈炜...
    952-961,中插1页
    查看更多>>摘要：变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素.为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布,采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究.根据电磁场及流体-温度场分布的特点,建立了变压器及绕组区域的计算模型.基于异构网格节点数据映射方法,将电磁场分析得到的绕组非平均损耗作为热源边界条件加载到流体-温度场计算网格中,并根据每次迭代时的温度对该热源进行修正,实现电磁-流热的双向耦合.在此基础上,建立热点温度与绕组结构参数之间的响应面,开展了对绕组热点温度及导体材料用量最小化的多目标优化研究.采用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解,并对Pareto前沿面上的4种优化方案进行了分析.结果表明,优化后的绕组热点温度及导体用量明显降低.该文研究为变压器结构的优化设计提供了一种可行方法.

    油浸式变压器电磁-流热耦合绕组结构参数响应面法多目标优化

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    干式铁芯电抗器振动特性数值模拟及试验研究

    廖才波黎凯邱志斌胡雄...
    962-973,中插2页
    查看更多>>摘要：振动是影响干式铁芯电抗器运行状态的关键因素之一.在考虑铁芯夹件、垫块等结构件的影响下,采用有限元法实现了10 kV干式铁芯电抗器的3维瞬态电磁-结构多物理场仿真分析,研究了电抗器在磁致伸缩力、麦克斯韦力与洛伦兹力 3者共同作用下的振动位移及速度分布特性.仿真结果表明,正常运行状态下,干式铁芯电抗器铁芯夹件的振动位移及速度显著大于其他部位,尤其是用于固定绕组的穿心螺杆.其次,结合干式铁芯电抗器模态仿真分析,获得了其模态特性及固有频率,并进一步分析了其振动机理.最后,采用多普勒激光测振仪测量了某10 kV干式铁芯电抗器的振动特性.试验结果表明,干式铁芯电抗器的振动频率以100 Hz及其倍频为主,其中300 Hz的振动响应最显著,其与其固有频率较接近,存在一定的共振风险.同时,试验结果与仿真结果一致性较好,验证了该文所述仿真分析方法的正确性和有效性.

    干式铁芯电抗器多物理场仿真磁致伸缩效应振动速度固有频率振动测量

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    基于多物理场耦合的高速机械开关可靠性研究

    周万迪张升李伟方春恩...
    974-985页
    查看更多>>摘要：为了研究高速机械开关核心部件在分闸过程中受形变、应力和疲劳的影响,采用数学建模和多物理场耦合仿真分析方法,以Workbench为平台实现基于电磁场、力学场、瞬态结构场以及疲劳寿命的操动机构分闸过程分析.首先,利用建模软件建立高速机械开关分闸模型;其次,通过多物理场仿真核心部件的应力与形变分布;最后,分析高速机械开关在不同材质、结构和放电电流条件下,对斥力盘、驱动杆、连轴器的疲劳寿命和机构稳定性的影响.仿真结果表明:采用材料为航空铝 7075-T6 并倒角的斥力盘形变较小;适当的斥力盘厚度与驱动杆直径可有效减少应力和形变;采用40Cr的连轴器疲劳寿命最长;减小斥力峰值能有效减小形变应力与延长疲劳寿命,对延长斥力作用时间效果不明显.该文对于高速机械开关在单一电磁场无法有效反映分闸过程中核心部件形变应力、疲劳的问题,提供了更为全面的技术支撑.

    高速机械开关Workbench多场耦合仿真疲劳驱动杆连轴器斥力盘

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    550 kV/8000 A大容量SF6充气式套管温升特性的仿真研究

    王流火陶雄武周俊宏王海燕...
    986-993页
    查看更多>>摘要：为研究550 kV/8000 A大容量SF6充气套管的温升特性,建立了550 kV/8000 A大容量SF6充气套管多物理场耦合模型,利用 ANSYS 软件,综合考虑涡流效应、集肤效应、重力作用、热对流、热辐射等因素,计算分析了1.1倍额定电流(8000 A),即8800 A电流条件下套管的温度场与气流场分布规律,并进行了550 kV/8000 A SF6充气套管的温升试验,验证了仿真结果的正确性.最后仿真分析了外部风速、气体压强、负载电流、中心导体外径等 4 种影响因素对套管温升特性的影响.研究结果表明:最高温度位于套管内中心导体上部的小孔下方,最高温度为363 K,从整体角度看,套管上方的温度高于下方;仿真结果与试验结果一致性较好,误差在8%以内;套管的温升随外部风速的增大明显降低,但降幅逐渐减小;套管的温升随着气体压强的增大而降低;电流越大,产生的焦耳热越多,负载电流直接影响导体温升;套管的温升随着中心导体外径的减小而增大.研究内容为大容量高压SF6充气套管的设计工作提供了理论借鉴.

    SF6充气套管温升特性多物理场耦合温度场气流场温升试验影响因素

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    ±800 kV换流变阀侧套管温度场仿真与大电流温升试验分析

    谢更生史石峰王琪林王青于...
    994-1002页
    查看更多>>摘要：随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出.面对±800 kV特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一种RIP换流变阀侧套管的设计方案,并通过仿真模拟与温升试验进行验证.首先,在套管设计方案中,通过引入衬管结构、增加导体直径等手段来降低热点温度;然后,提出了一种针对 RIP套管温度场的改进计算方法,对套管热设计进行了仿真校核;最后,对基于该设计方案制造的套管进行了温升试验考核.仿真与温升试验结果表明:该文提出的RIP换流变阀侧套管可以满足工程要求,其载流量(等效工频电流)可达6736 A.

    胶浸纸套管换流变阀侧套管直流输电工程计算流体力学温升试验

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    550 kV快速断路器液-机-气整机联合仿真

    邹焕成林莘钟建英魏建巍...
    1003-1013页
    查看更多>>摘要：快速断路器可实现短路故障的快速切除,对保证电力系统安全稳定运行具有重要意义.针对一种快速响应、高速运动的新型液压操动机构,建立液压操动机构、传动系统和灭弧室之间的耦合关系,开展液-机-气联合仿真研究,分析不同操作功对动触头运动特性、液压缸缓冲特性和灭弧室反力特性的影响规律,在此基础上,对传动系统应力分布进行计算,对存在破坏风险的零部件提出改进策略,确定试验样机设计方案.研究结果表明:操作功对分闸速度影响明显,确定机构活塞杆侧作用面积为3160 mm2,分闸速度提升至13.63 m/s,触头机械分离时间缩短至4.45 ms,满足快速开断需求.随着机构操作功的提升,机构缓冲力峰值和灭弧室压气反力峰值提升明显,造成部分传动件应力值超标,通过优化液压操动机构缓冲性能以及传动件结构,设计出满足机械强度要求的传动系统.研究成果指导研发了操动机构试验样机,试验结果满足快速开断要求.

    快速断路器液压操动机构传动系统灭弧室操作功分闸速度机械强度

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    考虑温度梯度的高压直流GIL盆式绝缘子空间电荷仿真

    庞曦许天蕾刘鹏魏鼎欣...
    1014-1024页
    查看更多>>摘要：在直流电压和温度梯度作用下,直流气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)中盆式绝缘子内部易积聚空间电荷,引起局部电场畸变.因此,研究直流电压下盆式绝缘子内空间电荷积聚特性,对提高直流GIL的绝缘性能具有重要意义.以直流GIL盆式绝缘子为研究对象,基于 2 维双极性载流子模型,建立了电-热-流-电荷多物理场耦合模型,研究了不同温度分布、不同电压等级和不同极性电压下盆式绝缘子内空间电荷分布特性和电场分布规律.仿真结果表明:仿真模型能够有效地模拟盆式绝缘子内空间电荷和电场分布,在盆式绝缘子工作条件下,空间电荷主要积聚在金属与绝缘材料界面处,最大电荷密度为156.59 mC/m3,在一定程度上造成设备内部电场畸变.绝缘子在复杂工况下的空间电荷仿真可以解决电力设备难以直接测量空间电荷分布的难题,研究方法和结果可为直流GIL的绝缘优化设计和可靠运行提供理论支撑.

    空间电荷盆式绝缘子直流GIL电场分布环氧复合材料

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