The invention requests to protect a space charge calculation method of converter transformer based on upstream meshless method, including determining the mathematical non-linear model of UHV converter insulation oil-paper material and two-dimensional axisymmetric converter space charge calculation model; aiming at the large difference in the size of the internal model of converter, the improved meshless method is adopted to calculate the space charge distribution, and the calculation is carried out. The model can adaptively adjust the distribution of space charge according to size, adjust the size of local sub-domain adaptively in the adjacent computing boundary area, avoid intersecting with the global boundary, and use the collocation method to calculate the global boundary. The invention can realize space charge calculation of UHV converter flow, avoid mesh generation and identification of local and global boundary parts of irregular boundary, effectively reduce calculation time and improve calculation accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种基于上流无网格方法的换流变空间电荷的计算方法
本专利技术属于(特)高压直流换流变压器内绝缘电场计算和优化设计领域,尤其涉及一种换流变空间电荷分布的计算方法。
技术介绍
特高压输电工程是我国实现大容量、远距离输电的重要发展方向。特高压换流变压器作为变换与传递电能、隔离交流与直流线路的核心装备.其质量与可靠性对于保障我国输电系统的安全与稳定起着至关重要的作用。绝缘问题是导致变压器故障的主要原因。较之交流变压器,换流变压器承受更为复杂的电场作用形式,运行工况更加严酷,因而更容易产生绝缘破坏与失效。同时,特高压工程所需电压等级更高,对换流变压器的绝缘性能、可靠性与稳定性提出了更高要求。加之国内外对此缺乏实际的运行经验和试验数据,因而,迫切需要展开有关换流变压器绝缘失效规律与机理的研究。空间电荷是引起绝缘故障与失效的重要因素。由于换流变压器工作环境的特殊性,其承受的电压类型也有交流电压、直流电压和极性反转电压等多种类型,所以对换流变内油纸绝缘结构的设计提出了更高的要求。在直流电场的作用下,油纸绝缘材料内部存在着载流子注入、复合、入陷、脱陷等复杂过程,介质内部空间电荷积聚、运动和消散会直接影响到电场的分布,削弱或加强油纸绝缘内部的局部场强。因此,计算空间电荷对电场的影响对于换流变油-纸绝缘特性的研究至关重要。目前,关于油纸绝缘系统空间电荷的研究主要集中于3个方面:变压器油中流注放电发展过程的数值仿真.基于电声脉冲法(pulsedelectro—acoustic,PEA)的油纸绝缘介质内空间电荷的测量,以及复合电场下换流变压器中的空间电荷浓度与电场强度分布数值仿真。 ...
【技术保护点】
1.一种基于上流无网格方法的换流变空间电荷的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、通过三电极法确定特高压换流变计算模型结构参数及非线性的材料属性,并根据运行工况,确定其电场特性,建立二维轴对称空间电荷计算模型;步骤2、根据空间电荷计算模型的结构形状,对计算模型进行布点离散,并设置油纸绝缘结构的材料参数和边界条件;步骤3、设置计算绝缘材料的温度、场强初始值,对极板采用肖特基电子发射模型,根据双极性空间电荷运动模型和空间电荷陷阱理论,基于上流无网格方法求解载流子的输运方程,求解对流方程得到换流变内部的电荷密度,并将电荷密度代入泊松方程计算空间电场强度,在边界处调整节点局部子域的大小,避免与全局边界相交,对边界节点采用配点法进行计算;步骤4、通过不断迭代泊松方程求解电场强度和上流元法求解电荷密度这两个过程,得到不同时刻电荷密度和场强的瞬态结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于上流无网格方法的换流变空间电荷的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、通过三电极法确定特高压换流变计算模型结构参数及非线性的材料属性,并根据运行工况,确定其电场特性,建立二维轴对称空间电荷计算模型;步骤2、根据空间电荷计算模型的结构形状,对计算模型进行布点离散,并设置油纸绝缘结构的材料参数和边界条件;步骤3、设置计算绝缘材料的温度、场强初始值,对极板采用肖特基电子发射模型,根据双极性空间电荷运动模型和空间电荷陷阱理论,基于上流无网格方法求解载流子的输运方程,求解对流方程得到换流变内部的电荷密度,并将电荷密度代入泊松方程计算空间电场强度,在边界处调整节点局部子域的大小,避免与全局边界相交,对边界节点采用配点法进行计算;步骤4、通过不断迭代泊松方程求解电场强度和上流元法求解电荷密度这两个过程,得到不同时刻电荷密度和场强的瞬态结果。2.根据权利要求1所述的基于上流无网格方法的换流变空间电荷的计算方法,其特征在于,所述步骤1)二维轴对称空间电荷计算模型具体包括:肖特基发射模型,正负载流子的复合消散模型。3.根据权利要求1所述的基于上流无网格方法的换流变空间电荷的计算方法,其特征在于,所述步骤2)中的电场和空间电荷瞬态空间电场的求解控制方程描述如下:1)控制方程s(x,t)=seu+set+shu+sht(4)n0=neu+net+nhu+nht(5)γ=qnμ(6)其中,ε为介电常数;ρ为空间电荷密度;j为空间电荷运动运动形成的电流密度,E为电场强度;t是时间;n为电荷密度;s为载流子源项;set,seu,sht,shu为入陷电子,自由电子,入陷空穴,自由空穴的源项;ne...
【专利技术属性】
技术研发人员:池骋,高兵,杨帆,廖瑞金,屈凯峰,司战超,
申请(专利权)人:重庆大学,北京云道智造科技有限公司,
类型:发明
国别省市:重庆,50
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