张施令
- 作品数：17 被引量：229H指数：11
- 供职机构：重庆市电力公司更多>>
- 发文基金：国家电网公司科技项目“十一五”国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：电气工程一般工业技术化学工程更多>>
- 电热耦合模型应用于高压干式直流套管径向温度和电场分布计算被引量：35
- 2013年
- 高压干式直流套管运行中内部径向电场、温度场分布是表征套管性能的重要参数,关系着套管芯子的长期安全稳定运行。套管中心导杆欧姆发热和绝缘介质焦耳发热是芯子内部存在温度梯度分布的主要原因,且绝缘介质电导率与温度密切相关,而直流条件下电场分布又取决于电导率,因此高压直流套管电场与温度场的计算是一个相互耦合的过程。鉴于此,首先建立套管芯体圆柱模型,并进行半解析理论公式推导,实现了电场和温度场的解耦计算。在此基础上,提出了有限元电热耦合模型和计算流程,并将电热耦合理论模型与有限元模型在实际套管结构下的电场、温度场计算结果进行对比,两者吻合较好,证明了有限元电热耦合模型的有效性。进一步将有限元模型推广到与实际套管芯子结构相同的圆锥模型,计算了某干式直流套管芯子内部电场、温度场分布,并对芯子外轮廓结构进行了优化设计。优化目标为在额定运行条件下,套管最热点温度接近90℃,且套管径向场强最大值约为3.5 kV/mm,分布较均匀。最后对该干式直流套管样机进行了温升和电性能试验,证明了优化设计方案的可行性。提出的电热耦合理论、有限元模型,以及电热解耦计算方法和芯子优化设计流程可以为高压干式直流套管的研制提供参考。
- 张施令彭宗仁刘鹏胡伟王浩然
- 关键词：温度梯度有限元
- GIS用盆式绝缘子电场分布与绝缘性间关系研究被引量：5
- 2017年
- 盆式绝缘子是GIS设备较为重要的绝缘件,在实际运行中,其绝缘性能与电场分布关系密切。从一起盆式绝缘子事故分析入手,对盆子烧蚀产物和故障气体进行成分分析。分析结果表明:盆子局部高场强导致电弧闪络产生大电流,从而引起盆子表面烧蚀和SF6气体成分变化。基于此,通过理论解析方法从金属屑、金属突出物和绝缘介质内部存在气泡3种绝缘缺陷对局部高场强进行理论解释,并得到其局部场强增强系数。随后建立盆式绝缘子三维电场仿真计算模型,得到其电场分布规律,发现盆式绝缘子表面场强分布不均匀,易在中心导体附近形成局部场强集中,应在设计中加强对该区域的屏蔽措施。本文的研究成果对盆式绝缘子的绝缘结构设计以及GIS设备的现场监测和维护具有一定的理论和指导意义。
- 张施令姚强苗玉龙李龙
- 关键词：盆式绝缘子故障气体绝缘缺陷电场仿真
- 采用有限元和粒子群算法优化特高压复合绝缘子均压环结构被引量：27
- 2012年
- 交流1 000kV同塔单回输电线路中采用的是V串和I串复合绝缘子,其分裂导线、连接金具和均压环等结构较为复杂,电场强度较高,易发生电晕,因此需对均压环结构进行优化研究。运用有限元分析软件ANSYS建立3维模型进行电场计算,同时采用ANSYS参数化编程语言(ANSYS parametric design language,APDL)实现了粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法。对因模型结构复杂导致的计算量增加问题,运用ANSYS中的Submodeling技术有效减少了计算量,且能达到较高精度。研究结果表明:V串均压环的最大场强比I串约高出13.9%,V串绝缘子沿面最大场强比I串高出约29.2%,且结合有限元法(finite element method,FEM)与PSO算法,在ANSYS计算环境下能较好实现V串和I串复合绝缘子均压环结构的多参数优化。研究成果可使均压环和绝缘子沿面最大场强满足控制要求,挂网运行后未出现电晕。此方法能较好解决大场域、多介质复杂模型的结构优化问题,对粒子群智能算法在绝缘结构优化设计领域的研究具有参考价值。
- 张施令胡伟彭宗仁李乃一
- 关键词：复合绝缘子电场计算ANSYS粒子群算法
- 复合绝缘非线性电场的有限元迭代计算被引量：5
- 2014年
- 直流稳态和极性反转是换流变压器阀侧套管出线装置复合绝缘的典型运行状态,且绝缘介质具有较强的场变、温变非线性,因此温度梯度下,其电性能参数的改变将影响复合绝缘的直流稳态和极性反转电场。该文将有限元法用于定量分析电场、温度两个非线性因素对电场分布的影响。通过试验确定单一绝缘介质电导率与场强、温度的非线性函数关系。提出计及场强、温度非线性的有限元迭代算法,并通过存在解析解的同轴绝缘结构验证该算法的准确性。建立了-400 kV换流变压器出线装置复合绝缘结构全模型,分析了场强、温度对其直流稳态场、极性反转瞬态场的影响规律。结果表明,线性与非线性条件下得到的电场分布规律存在一定差异,且场变非线性对局部高场强区域有一定的抑制作用,而温变非线性可使高温区场强降低,低温区场强升高。在极性反转过程中,温变非线性可使复合绝缘出现畸变较严重的局部高场强区。该文提出的非线性电场有限元迭代算法及电场模拟结果可为换流变压器出线装置的设计提供参考。
- 张施令彭宗仁冯骅
- 关键词：复合绝缘非线性有限元出线装置
- 电热耦合模型应用于干式油气套管径向温度分布计算及其试验研究被引量：10
- 2012年
- 550 kV电容干式油气套管芯体温度场分布与套管长期安全稳定运行有直接关系,因此在该型套管样机试制过程中应对芯体内部径向温度分布进行研究。通过建立套管芯体电热耦合理论模型得到在线性材料条件下套管芯体径向温度分布规律,并运用电热耦合有限元模型在材料非线性条件下对理论模型进行推广,最后对套管芯体局部温度点开展试验测量研究。结果表明:550kV电容干式油气套管温度最高点位于中心导杆附近其值约为95℃;在材料非线性条件下得到套管径向温度值低于线性条件下的计算结果;额定载流量下套管芯体热击穿电压值为538kV,高于套管最高工作相电压。
- 张施令彭宗仁刘鹏李博胡伟程焕超
- 关键词：电热耦合有限元非线性
- 特高压交流盆式绝缘子电场分布计算及屏蔽罩结构优化被引量：48
- 2013年
- 为提高特高压盆式绝缘子(BTI)可靠性,运用有限元方法计算分析了中心导体和屏蔽罩对特高压交流盆式绝缘子表面电场分布的影响。基于MATLAB和ANSYS,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对屏蔽罩结构进行优化设计。结果表明,直导体或导体有小凹槽均会导致盆体凹面靠近导体的小三角区域电场发生畸变,加装屏蔽罩可以优化屏蔽盆体表面的高电场强度区域状态。优化后的凹面最大电场强度较优化前降低7.2%,该优化方法有效改善了盆式绝缘子表面电场分布。
- 杜进桥张施令李乃一彭宗仁
- 关键词：特高压盆式绝缘子电场计算非支配排序遗传算法
- 特高压交流输电线路瓷绝缘子的均压特性被引量：26
- 2010年
- 由于电压等级较高,1000 kV特高压交流输电线路瓷绝缘子串电位分布很不均匀,导线侧电场集中现象严重,需要安装合适的均压环来改善绝缘子串的电位电场分布。应用3维有限元法,对特高压交流输电线路悬垂瓷绝缘子I串和V串的电位电场分布进行了仿真计算,得到了瓷绝缘子串的分布电压曲线;分析了均压环的位置、中心距和管径变化时对瓷绝缘子串的分布电压和电场分布的影响;最终给出了合理的均压环配置方案。通过对1000kV特高压交流输电线路均压环的配置优化,能够改善瓷绝缘子串的分布电压,降低均压环和金具表面的电场强度,其成果已经成功应用于我国特高压交流试验示范工程,效果明显。
- 冯勇彭宗仁刘鹏谢天喜李靖张施令
- 关键词：特高压瓷绝缘子电场计算分布电压均压环
- 改进等裕度设计方法在特高压干式油气套管内绝缘结构优化设计中的应用
- 运用有限元数值计算方法得到套管全模型条件下的电场、温度场分布，介绍了联合有限元电热耦合计算与遗传算法的芯子结构优化流程，并在考虑温度和模型影响因素条件下真正实现了套管芯子设计基本要求.
- 张施令彭宗仁刘鹏
- 关键词：高压电力系统温度效应
- 特高压交流套管尾部均压球结构优化研究被引量：13
- 2012年
- 针对套管尾部均压球表面电场分布不均匀、容易发生电晕及绝缘介质击穿的问题,应用三维有限元法,对特高压交流套管的电位电场分布进行了仿真计算,得出套管尾部均压球表面的电场分布不均匀,上、下段弧面的场强较高,中间区域的场强较低.分析了均压球的结构参数对其表面电场分布的影响,并以此确定了均压球结构优化的目标函数.在此基础上,利用神经网络拟合了均压球结构参数与优化目标之间的关系,得到了均压球结构参数的最优解.通过对特高压交流变压器套管尾部均压球结构优化,均压球表面最大电场强度降低了20%,均压球表面电场分布更加均匀,提高了套管尾部闪络电压,且结构简单、易于生产.
- 刘鹏冯勇张施令彭宗仁
- 关键词：特高压电场分布神经网络
- ±800kV换流变压器阀侧干式套管的损耗分析被引量：20
- 2014年
- 换流变压器阀侧用干式直流套管的电、热性能相互影响,因此实际运行中发生的电气绝缘失效与其热性能有直接联系。基于此,有必要对特高压换流变压器干式套管的损耗进行定量分析。换流变压器干式套管的总体损耗主要由载流结构涡流发热和套管芯体介质焦耳发热2部分构成,且实际承受的电流和电压波形均含有大量高次谐波成分。首先通过高压换流变干式套管的具体结构建立了芯子介质和载流结构涡流发热的理论计算模型,然后在实验室条件下获取了干式套管芯子用环氧浸纸复合绝缘的温变、频变非线性特性。进一步,基于频域有限元法,提出了换流变干式套管损耗的数值计算方法。最后,应用上述数值计算结果,分析了换流变压器干式套管在实际运行中发生绝缘失效的可能起因。研究结果可用于换流变套管的热性能计算,对高压干式套管现场运行、维护和事故分析具有一定指导意义。
- 张施令彭宗仁吴昊
- 关键词：损耗高次谐波
