最新刊期

    2025年第61卷第8期

      综述

    • 高压断路器电弧黑盒模型研究综述

      阎对丰, 朱德军, 王纪儒, 安珉昊, 修士新, 贾申利
      2025, 61(8): 1-13. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.001
      摘要:近年来,随着电力系统对高压断路器性能要求的不断提高,基于电弧黑盒模型的开断性能评估方法逐渐成为研究的重点方向。电弧黑盒模型的研究对深入了解电弧现象及其产生机理、优化高压断路器的结构设计、缩短其设计周期、降低高压断路器型式试验的成本、避免试验的盲目性都具有重要意义。文中首先回顾了电弧黑盒模型的发展历程,探讨了电弧黑盒模型在不同场景下的适用条件;其次,针对电弧黑盒模型参数计算问题,总结了基于启发式算法的参数辨识方法,分析了各种算法的优缺点;最后,探讨了电弧黑盒模型在高压断路器开断性能评估方向的实际应用情况,包括分析断口电容、短路电流直流分量、短路电流频率以及灭弧介质等因素对开断性能的影响,展示了电弧黑盒模型在工程实践中的价值。最后,指出电弧黑盒模型目前所面临挑战,对未来的研究方向进行了展望。  
      关键词:高压断路器;黑盒电弧模型;参数辨识;开断性能;弧后电流   
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      更新时间:2025-08-08

      研究与分析

    • 廖钧, 丁登伟, 刘卫东, 何雨峰, 易祺, 何大猛, 何良
      2025, 61(8): 14-21. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.002
      摘要:GIS中隔离开关在开合短母线时,触头间瞬态击穿将产生VFTO,对设备绝缘构成严重威胁。触头间击穿距离与电弧阻抗特性关联,影响VFTO的时域和频域分布特征。文中为研究GIS隔离开关触头间击穿电弧长度对VFTO波形特征的影响,在GIS隔离开关开合短母线方式1试验中,利用基于电容分压的超宽频电压测量系统准确测量了隔离开关合闸时直流侧全过程VFTO波形,然后提取了前15次预击穿所激发的VFTO波形进行时域、频域以及时频分布分析。通过分析发现,当触头间击穿电弧长度从100 mm减小到30 mm时,所激发的VFTO时域波形持续时间,以及波头电压突变特征时刻未有明显变化,过冲系数波动的范围变小,对最大过冲系数没有明显影响。触头间距减小时,50 MHz以上高频段的特征频点随着电弧长度减小逐渐减少,最高瞬时频率从100 MHz降低至70 MHz。50 MHz以上高频段的频率分量随着电弧长度减小,持续时间变短。当触头间距低于30 mm后,20 MHz以上高频部分的特征频率发生了明显偏移。通过文中的研究,为进一步优化电弧高频模型和GIS隔离开关结构设计提供了有力支撑。  
      关键词:GIS隔离开关;开合短母线;特快速暂态过电压;电弧长度;时频特征   
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      更新时间:2025-08-08
    • 一种10 kV电感耦合型直流限流断路器拓扑设计与分析

      田俊, 刘晓明, 陈海, 姜文涛, 任宇朋, 史红菲
      2025, 61(8): 22-31. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.003
      摘要:针对中压直流配电网控制与保护需求,提出一种电感耦合型直流限流断路器拓扑,利用电感耦合技术实现快速换流和有效抑制故障电流,从而降低开断电流和IGBT使用数量,提高分断速度。在对拓扑结构和动作过程分析基础上,进行理论推导及参数设计,最后基于Pscad/Emtdc分别搭建单端等效电路和±10 kV三端中压直流配电网仿真模型,验证理论分析和参数设计的正确性。与现有典型方案对比分析结果表明,所设计直流断路器能够在4 ms内完全切除短路故障电流,兼具快速分断性与经济性。  
      关键词:±10 kV直流配电网;直流断路器;耦合作用;仿真分析;限流   
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      更新时间:2025-08-08
    • 表面纳米化提升真空开关内激光诱导等离子体信号研究

      陈家伟, 刘佳琪, 袁欢, 杨爱军, 王小华, 荣命哲
      2025, 61(8): 32-38. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.004
      摘要:针对真空开关带电检测中激光诱导等离子体技术灵敏度不足的问题,本研究提出一种基于金纳米粒子增强激光诱导等离子体的表面纳米化技术,系统研究了低气压下不同延迟时间、不同粒径的金纳米粒子对铜靶材光谱信号的增强规律。结果表明,金纳米粒子在低气压下可显著增强光谱信号,并将检测限降低至10-4 Pa,5 nm粒径在100 ns延迟时间下增强效果最优,最大增强倍数达13.55倍,平均增强倍数达到6.77倍。随着气压升高,增强效果呈线性下降,但金纳米粒子仍能有效抑制气压对等离子体辐射的负面影响。此外,金纳米粒子通过局域表面等离子体共振效应延长了等离子体信号持续时间,使等离子体束缚在膨胀的初始阶段,并提高辐射积分强度拟合精度R2至0.999 8。本研究揭示了金纳米粒子在低气压下的增强机制,为真空断路器真空度在线检测提供更高的精度。  
      关键词:激光诱导等离子体;纳米粒子;真空开关;真空度;信号增强;光谱分析;在线检测;局域表面等离子体共振   
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      更新时间:2025-08-08
    • 基于振动信号格拉姆角场增强的GIS设备运行状态辨识方法

      王劭鹤, 赵琳, 杨勇, 金涌涛, 王枭, 陈孝信, 张阳
      2025, 61(8): 39-46. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.005
      摘要:为实现气体绝缘开关设备GIS(gas insulated swithgear)运行状态的智能监测和有效辨识,提出一种基于格拉姆角场增强和残差神经网络的GIS运行状态辨识方法。该方法通过格拉姆角场对GIS设备的原始振动时域信号进行高阶表征,将其投影为二维图谱,再利用残差神经网络实现GIS设备的状态辨识。搭建了包含3种GIS设备典型机械缺陷的试验模拟测试系统,试验结果表明:所提方法不仅能够有效表征原始信号的状态特征,且辨识精度较常规方法有显著提升,提升约5%,证明了所提方法的有效性。  
      关键词:振动信号;格拉姆角场;气体绝缘开关;残差神经网络;状态辨识   
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      更新时间:2025-08-08
    • 因机械卡涩引起的GIS断路器弹簧操动机构电动拒分

      孙庆峰, 汤义勤, 朱海貌, 付军, 李国广, 叶波
      2025, 61(8): 47-53. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.006
      摘要:GIS中的断路器电动拒分是运行中较为普遍的缺陷,为明确故障成因,以发生电动拒分现象的某型号操动机构为对象展开研究。在故障操动机构返厂后的解体试验中,对包括保持挚子在内的分合闸关键部位零部件,采用外观检查、尺寸测量、硬度测试等技术手段,从运行环境、材料性能和传动工况等方面进行了多角度分析讨论,并建立高精度有限元模型进行仿真验证。发现发生故障的操动机构,其主拐臂装配内孔均有一侧存在加工误差,且热处理后硬度偏离设计要求。结果表明:主拐臂两侧装配内孔非对称,使得内置滚针轴承和销轴产生轴线微偏心;在受力状态下,滚针轴承和内孔间受硬度差的影响发生形变;上述因素共同作用使得轴承和内孔之间静摩擦力增大,造成分闸系统承受的阻力矩增大引起拒动。  
      关键词:GIS断路器;弹簧操动机构;机械卡涩;电动拒分   
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      更新时间:2025-08-08
    • 应用于500 kV故障限流器的罐式快速开关研制

      王开白, 付俊波, 王震宇, 吕玮, 范凯, 孙正伟
      2025, 61(8): 54-60. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.007
      摘要:随着500 kV主网不断扩容,局部区域出现短路容量超标问题,在线路中串入由快速开关和限流电抗器并联组成的故障限流器是解决短路容量超标的有效手段,有必要研制一种应用于500 kV故障限流器的快速开关。快速开关采用罐式、多断口串联结构,依托电磁斥力机构实现断口快速分合闸;开展了斥力机构、屏蔽结构、均压、温升的仿真设计;通过单断口机械寿命、对地绝缘、端间绝缘、温升等试验,对设计进行了验证。结果表明:斥力机构方面,真空灭弧室触头分闸时间小于1 ms,最大分闸速度为7.6 m/s,连接杆上最大受力为120 kN,脉冲电流峰值在9 688 A,3 000次机械寿命试验通过;屏蔽结构方面,通过调节屏蔽罩边缘的3个半径,使屏蔽罩的边缘向内弯曲,有利于场强的降低,优化后的场强为16 kV/mm,对地绝缘试验通过;均压方面,6个真空灭弧室并联的均压电容均选择6 000 pF,此时雷电下不均压系数为1.21,端间绝缘试验通过;温升方面,温度最高点在真空灭弧室触头位置,温升为52.5 K,除真空灭弧室外,最高温度处于灭弧室顶部的静触头端面附近,温升为34 K,温升试验值与仿真值接近。研制的罐式快速开关满足有关标准和现场运行要求。  
      关键词:快速开关;真空灭弧室;斥力机构;电场;屏蔽;均压;温升   
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      更新时间:2025-08-08
    • 双断口真空断路器非同步关合直流预击穿特性

      王毅钊, 陈兴贵, 韩寅峰, 左晓婧, 耿云, 姚晓飞
      2025, 61(8): 61-66. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.008
      摘要:由于受各断口合闸操动分散性、触头表面状况迥异、真空间隙击穿电压的分散性等影响,双断真空断路器的关合预击穿现象往往表现为各断口的非同时预击穿。现阶段仍缺乏串联真空间隙的非同步关合预击穿特性相关研究,文中目标是实验研究双断口真空断路器非同步关合的预击穿开距和预击穿电压分布的特性。实验以两个串联连接的12 kV商用真空灭弧室为研究对象,设置4组关合实验条件:两个断口同步关合、低压侧比高压侧快1 ms关合、高压侧比低压侧快0.5 ms关合、高压侧比低压侧快0.2 ms关合,用以模拟双断口真空断路器的非同步关合情况。实验获得了各个断口的50%预击穿开距d50和50%预击穿电压U50威布尔分布特性。研究结果显示,在高压侧断口比低压侧断口快0.2 ms关合的情况下,由于双断口真空断路器的分压效应,两个断口的预击穿开距分散性比同步关合时更小;双断口真空断路器的非同步关合操作会改变双断口真空断路器的分压比。  
      关键词:双断口断路器;预击穿特性;预击穿开距;真空断路器;真空灭弧室;非同步关合   
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      更新时间:2025-08-08
    • 李松磊, 张宝强, 苏戈, 陈怀亮, 骆常璐, 秦政敏
      2025, 61(8): 67-73. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.009
      摘要:操作机构的机械特性测试可以有效诊断高压断路器的机械故障,常用的机械特性测试方法有安装直线位移传感器和角度传感器两种。这两种传感器都需要固定安装在操作机构上,不同断路器可能需要不同的工装和传感器,通用性差,并且固定安装可能会增加机械故障发生的概率。目前,利用非接触式的图像识别方法,测试高压断路器的机械行程受到研究人员的广泛关注。文中介绍了一种非接触式测量方法,在高压断路器操作机构活动拉杆位置贴具有反光功能的对角扇形标识物,利用高速相机拍摄高压断路器动作过程中标识物,采用Shi-tomasi角点检测方法,识别每张图像中扇形标识物中心点坐标,对物理距离和像素距离进行标定,从而获得触头运动坐标点集,绘制触头运动曲线。结果证明,与圆形标识物图像识别方法相比,本研究方法简单高效,结果可靠。与传统传感器相比,该方法得到的机械行程曲线更加光滑,并且真实反应了操作机构的机械特性。具有推广应用于断路器在线监测和停电检修中机械特性测试的良好前景。  
      关键词:高压断路器;机械特性;Shi-tomasi角点检测;图像识别   
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      更新时间:2025-08-08
    • 基于ISOMAP等距离映射聚类的设备故障数据库清洗方法

      周家玉, 侯慧娟, 盛戈皞, 江秀臣
      2025, 61(8): 74-82. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.010
      摘要:随着人工智能算法的发展,电力设备的监测数据被广泛应用于设备早期故障诊断中。由于原始监测数据中可能含有部分呈现异常的“脏”数据,会严重影响设备故障智能诊断的准确性,因此,需要对设备故障数据库进行数据清洗。文中综合线性模型和邻近度模型,构造了一种基于ISOMAP等距离映射聚类的数据清洗方法,先采用ISOMAP分析方法对原始数据进行特征提取,在此基础上进行DBSCAN密度聚类分析,充分考虑了电力设备特征量之间的非线性关系和集群化特点,清除了异常值,提升了数据质量。文中以变压器的油中溶解气体体积分数故障数据库的清洗为例,结果表明,利用清洗后的数据库训练的故障诊断学习网络,诊断准确率提高了17%,且与其他数据清洗算法模型相比,文中所提出的方法的分类识别率提升了5%,数据清洗效果良好。  
      关键词:故障诊断;在线监测;降维;聚类;数据清洗   
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      更新时间:2025-08-08
    • 胡家亮, 周兴达, 崔彬, 潘海宁, 赵彪, 尹立坤
      2025, 61(8): 83-92. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.011
      摘要:兆瓦级中频变压器工作频率为数百到数千Hz,是大容量电力电子变压器(PET)的电磁耦合环节关键部件。通过提升变压器工作频率可以显著减小变压器体积,提高系统功率密度,而中高频涡流效应及大电流通流会造成变压器绕组损耗增大,效率降低。传统工频变压器绕组形式和结构因涡流损耗较大的原因将不再适用于兆瓦级中频变压器。目前,针对兆瓦级中频变压器的绕组组成及结构形式的研究较少。文中基于兆瓦级中频变压器绕组的频率特性,讨论不同绕组的理论计算方法。分析不同绕组的电密分布及损耗情况,选取了铜箔绕组作为兆瓦级中频变压器绕组。同时得到铜箔绕组满足最小交流电阻时的最优厚度的计算方法,并进行了实验验证。实验表明在梯形波及正弦波激励下铜箔最优厚度的计算设计误差小于10%,明确了变压器绕组优化方向。最后研制了一款基于铜箔绕组的1.25 MW、600 Hz中频变压器,变压器效率提升为99.57%。  
      关键词:兆瓦;中频变压器;绕组;铜箔;最优厚度   
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      更新时间:2025-08-08
    • 磁饱和式可控电抗器的磁场与铁心损耗分析

      王晛, 田铭兴, 张慧英, 王田戈
      2025, 61(8): 93-98. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.012
      摘要:磁饱和式可控电抗器(magnetically-saturated controllable reactor,MSCR)运行时,交、直流共同励磁,铁心各部分磁场分布显著不同,这对损耗的分析计算造成困难。文中以单相他励式磁饱和电抗器样机研究对象,建立场路耦合三维有限元分析模型,首先计算铁心内部磁场分布,分析得到典型区域的磁场分布和变化特点;在此基础上,对铁心损耗进行仿真计算,归纳得出MSCR铁心总损耗随负载变化而变化的规律。研究指出,磁阀直流偏磁分量随负载增大升高明显,磁阀交变磁场分量随负载升高而降低;由于高直流偏磁分量影响,磁阀区域铁心损耗密度始终明显高于其他区域,尤其是负载增加时其增幅剧烈,同时其附近的心柱铁心损耗密度也增大明显,易导致阀柱铁心温升过高。  
      关键词:电抗器;饱和式;磁场分布;铁心损耗   
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      更新时间:2025-08-08
    • 张帆, 俞永军, 蔡重凯, 韩文芳, 韩国文, 陈锋
      2025, 61(8): 99-107. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.013
      摘要:为了研究干式空心电抗器匝间短路故障发展过程,文中提出了基于多时间尺度的电抗器匝间短路故障演化模型及寿命预测模型。首先,根据时间特性划分电抗器匝间短路过程,分为正常运行状态、匝间电弧性短路和匝间金属熔接性短路3个阶段,并分别建立基于长时间尺度、短时间尺度和极短时间尺度的故障演化仿真模型。采用事件驱动模型触发机制处理不同时间尺度模型的演化关系,建立基于事件驱动的电抗器匝间短路故障模拟算法。最后,利用提取的电磁和温度特征参量及故障样本,建立基于长短期记忆网络的电抗器剩余使用寿命预测模型。研究结果表明:文中建立的多时间尺度故障演化模型,考虑了匝间短路过程的时间特性,可有效区分故障发展的不同阶段。此外,还利用电抗器剩余使用寿命预测模型可对匝间短路发展过程进行准确预测,在匝间电弧性短路故障早期及时告警,减少因电抗器起火带来的危害和损失。  
      关键词:干式空心电抗器;多时间尺度;匝间短路;寿命预测   
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      更新时间:2025-08-08
    • 多谐波工况下高压并联电容器热稳定温度影响因素研究

      孙启明, 祝令瑜, 盖斌
      2025, 61(8): 108-113. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.014
      摘要:谐波将引起高压并联电容器损耗增大,导致设备发热严重,影响高压并联电容器安全稳定运行。现有研究对电容器热稳定温度随谐波组合的影响规律研究较少,且不能准确获得内部温度。通过对变电站内电容器运行数据进行测量分析,获得电容器的实际运行工况中奇次谐波含量高。基于此,为并联电容器施加多种奇次谐波,以模拟实际运行工况,采用恒电流法对高压并联电容器开展热稳定试验,在被试电容器外部和内部分别安装温度传感器,测量不同工况下电容器的外壳温度和心子温度。试验结果显示,在单频次电流激励下,热稳定温度随频率先降低后增加。对高压并联电容器的介质损耗和导体损耗进行分析,掌握谐波频次及组合对电容器热点温度的影响规律。在低频段,谐波频率升高会导致电压降低,进而引起介质损耗降低,电容器热稳定温度降低;在中高频段,介质损耗受频率影响较小,频率升高将导致金属导体产生趋肤效应,引起导体损耗增加,导致电容器热稳定温度升高。研究结果可为电容器的温度场优化设计提供理论依据。  
      关键词:高压并联电容器;多谐波工况;热稳定试验;介质损耗;趋肤效应   
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      更新时间:2025-08-08
    • 电容器监测用小型低功耗取能线圈的研究

      徐辉, 雷战斐, 史磊, 赵欣洋, 林丽妲, 柴斌, 秦有苏
      2025, 61(8): 114-119. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.015
      摘要:为方便电容器在线监测信号取能,克服现有取能线圈功耗高、发热严重、结构复杂等缺点,文中采用直流侧磁通补偿技术,开发了电容器监测使用的小型低功耗取能线圈。首先,分析了电磁感应取能线圈最大功率及功耗与尺寸、负载的关系,提出了直流侧磁通补偿的方案,该方案通过限压电容器、防反二极管、迟滞比较器以及全桥整流器构成一个磁通补偿回路,可以动态的实现线圈主磁通的补偿,实现用小截面积的铁心在较大一次电流范围的取能,且不需要进行特殊的散热设计。然后用PSPice仿真验证了该方案的效果,并进一步进行了电路设计与试验,试验结果与仿真结果吻合,所设计方案具有广泛的应用前景。  
      关键词:电容器在线监测;直流侧磁通补偿;取能线圈;小型;低功耗   
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      更新时间:2025-08-08
    • 基于无磁环TMR传感器的冲击电流测量

      赵德华, 刘召杰, 赵莹莹, 陆健, 叶卫华, 汲胜昌
      2025, 61(8): 120-127. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.016
      摘要:近年来无聚磁环结构的隧道磁阻(tunnel magnetoresistance,TMR)电流传感器技术得到了广泛研究,但仍缺乏其测量冲击电流时的特性分析。为此,文中制作了TMR电流传感器并进行了实验研究。首先,根据TMR元件的测量原理和输出特性,设计传感器的信号处理电路,并由电流大小选择TMR元件型号,同时分析了安装距离和角度偏差对测量结果的影响;其次,对所设计的电流传感器进行线性范围计算和带宽测量;最后,使用TMR电流传感器对冲击电流进行测量,并使用罗氏线圈与之进行对比,同时分析了TMR元件在冲击磁场下的输出特性。实验结果表明:与罗氏线圈相比,TMR2104电流传感器对冲击电流峰值测量结果差异在1%以内,峰值时间差值在1 μs以内,半峰值时间差值在2.2 μs以内,冲击磁场作用下TMR元件输出线性范围变大。在合理选择TMR元件和传感器位置的情况下,无磁环TMR电流传感器能够实现对冲击电流的准确测量,缩小传感器体积。  
      关键词:冲击电流测量;TMR传感器;输出特性;空间磁场;信号调理   
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      更新时间:2025-08-08
    • 电磁式电压互感器本体参数对铁磁谐振的影响分析

      陈曦, 陈丽安
      2025, 61(8): 128-138. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.017
      摘要:电力系统中因电磁式电压互感器(potential transformer,PT)饱和引起的铁磁谐振故障频繁发生。为了准确表征电磁式PT本体参数对铁磁谐振的作用情况,亟需对PT各因素的影响程度进行量化分析。文中首先介绍了电磁式PT铁磁谐振的产生机理和主要影响因素,并对PT等效模型和参数进行分析;其次,在ATP-EMTP中构建铁磁谐振仿真模型,并借助真型试验验证模型的可行性;最后分别对各参数的作用情况进行仿真,并通过试验设计法(design of experiment,DOE)量化分析电磁式PT本体参数对铁磁谐振过电压的影响程度,确定关键影响因素。结果表明,在分频和基频谐振情况下,PT励磁特性和绕组漏感对谐振过电压的影响程度最大,而当系统发生高频谐振时,杂散电容占据主要影响作用。该分析结果将为预防和治理配电网铁磁谐振提供重要的参考依据。  
      关键词:电磁式电压互感器;铁磁谐振;本体参数;影响因素;试验设计法   
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      更新时间:2025-08-08
    • 防火墙吸声特性对变电站噪声影响研究

      李慧奇, 陈腾飞, 杨光
      2025, 61(8): 139-145. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.018
      摘要:通过对防火墙不同吸声特性下的变电站噪声进行预测,分析了高压变电站防火墙吸声特性对站内以及厂界噪声的影响,为新建变电站的站内优化布局和投运变电站的噪声治理提供了依据。以雄安某500 kV变电站为例,构建了变压器多点等效源模型对变电站噪声进行了仿真预测,并经过实际测量验证了预测结果的准确性;在此基础上,提出了两种防火墙吸声特性改进方案,并预测了不同方案与变电站不同位置处噪声衰减情况,验证了防火墙吸声特性对变电站噪声影响主要在防火墙两侧方向,并且提高防火墙中低频吸声性能对变电站降噪效果最为明显,提出了在利用防火墙进行吸声降噪时应着重提升防火墙在中低频段的吸声性能。文中结论可为变电站优化布局和利用防火墙进行降噪提供参考。  
      关键词:变电站;噪声;防火墙;吸声特性   
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      更新时间:2025-08-08
    • 极性反转条件下XLPE空间电荷与电场分布特性研究

      鲍国栋, 宋柯, 钱定冬, 金煜知, 王伟
      2025, 61(8): 146-154. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.019
      摘要:基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统中的交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘在实际工况下不仅长期承受内高外低的温度梯度作用,还要面临潮流反转调整,承受极性反转电场,严重影响着XLPE绝缘性能。为此,基于双极性电荷输运模型仿真研究了温度梯度和极性反转条件对XLPE中空间电荷动态特性及电场畸变的影响。结果表明:温度梯度增大,高温侧附近同极性电荷增多,这部分残留电荷在电压反转后表现为异极性电荷,增强了此处场强;常温下电压极性反转越快,残留电荷越多,反转后最大电场越高,而温度梯度下极性反转越快,反转前残留电荷被中和越多,反转后最大电场越低;外施电压越高,高温侧附近残留电荷越多,反转后最大电场越高。  
      关键词:温度梯度;极性反转;交联聚乙烯;空间电荷;电场畸变;数值分析   
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      更新时间:2025-08-08
    • 钱梦迪, 任志刚, 陈平, 李华春, 门业堃, 于钊, 洪涵韬, 廖子涵, 吴明, 高景晖
      2025, 61(8): 155-160. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.020
      摘要:近年来国内高压交流电缆频繁发生由于缓冲层烧蚀引发的故障,然而该类故障在欧洲地区的发生概率较小,研究表明主要原因是国内电缆采用皱纹铝护套结构而欧洲地区采用平滑铝护套结构。为了充分了解皱纹铝护套和平滑铝护套在电缆中的性能差异,文中首先开展了不同护套结构烧蚀实验,其次通过电场仿真模拟不同护套结构电流密度大小,最后对平滑铝护套进行了力学性能测试。结果表明,在相同烧蚀条件下,皱纹铝护套结构电缆更容易发生因为径向电流集中而引发的缓冲层烧蚀,与之相应,平滑铝结构电缆由于铝护套与缓冲层紧密贴合不存在电流集中,不易发生缓冲层烧蚀。平滑铝铝管受力后产生弯曲后,铝管材料的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率均降低,这说明弯曲后铝管的机械性能下降。因此,在实际工程中,若使用平滑铝结构电缆可以很好的避免电缆烧蚀故障的发生,但需要避免电缆因发生大幅度弯曲而导致机械性能下降。  
      关键词:高压绝缘电缆;铝护套结构;性能研究   
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      更新时间:2025-08-08
    • 裂纹深度和位置对220 kV瓷支柱绝缘子振动检测的影响研究

      董国振, 敬尚前, 王庆, 李文彬, 李国维, 吕亚东, 李晓康, 张哲, 宗方蕊, 万书亭
      2025, 61(8): 161-169. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.021
      摘要:为解决基于振动特征的变电站220 kV瓷支柱绝缘子缺陷带电检测问题,以型号为B03.8-1的220 kV串联瓷支柱绝缘子为研究对象,深入研究了瓷支柱绝缘子裂纹的深度和位置对振动检测灵敏度的影响。首先采取SolidWorks软件建模,设置不同裂纹深度和位置的模型并导入Ansys软件中,利用脉冲信号模拟锤击进行瞬态分析,提取拾振点的加速度信号进行功率谱分析。然后搭建实验平台进行测试分析,仿真与实验结果表明:振动检测的灵敏度随着瓷支柱绝缘子裂纹深度的增加而增加;裂纹与下法兰的相对位置影响振动检测的灵敏度,其中裂纹位于第一伞裙和第二伞裙之间或距离下法兰底面过近时,振动检测的灵敏度较低;裂纹与瓷支柱绝缘子中心轴线的距离不影响振动检测的灵敏度。  
      关键词:瓷支柱绝缘子;振动检测;裂纹深度;裂纹位置;故障诊断   
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      更新时间:2025-08-08
    • 杂散电感对IGCT-MMC器件关断特性的影响

      娄彦涛, 刘琦
      2025, 61(8): 170-175. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.022
      摘要:MMC子模块内母排杂散电感影响IGCT和二极管关断性能。在分析子模块功率器件开关行为基础上,基于仿真计算,分析了IGCT-MMC子模块内各支路母排杂散电感对IGCT和二极管器件关断特性的影响。对比双脉冲试验和仿真计算结果,验证了仿真模型和分析结论的有效性。结果表明,当母排杂散电感,特别是当主换流回路杂散电感较大时,将显著提高IGCT和二极管的关断过冲电压,以及关断峰值功率和损耗。研究结果可为基于IGCT的MMC换流器优化设计提供参考。  
      关键词:杂散电感;IGCT;MMC;关断特性   
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      更新时间:2025-08-08
    • 王振, 郑润民, 肖凯, 许琳浩, 蔡志宏, 牛戈钊, 张梦楠, 刘梦琦, 刘琦, 徐海博
      2025, 61(8): 176-185. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.023
      摘要:针对模块化多电平换流器在预充电过程中,子模块电容电压均压效果劣化问题,基于换流器不控整流充电过程中子模块电容电压的均衡特性,建立了包含子模块取能电源等效阻抗、阀塔寄生电容和水路电阻的子模块级精细化阀塔仿真模型。计算了不同参数下子模块的不均压度,分析了取能电源功率分散性、均压电阻精度、水路电导率对子模块均压效果的影响机理。研究发现,子模块的参数差异性导致的充电电流不同和阀塔寄生参数导致的对地电流,是造成预充电时子模块均压效果劣化的主要因素,均压电阻可为电荷提供泄放路径,使得电荷从电压较高的子模块向电压较低的子模块转移,有助于平衡各子模块的电容电压。研究成果可为模块化多电平换流器子模块均压电阻的运行工况、性能指标优化设计研究提供理论基础。  
      关键词:模块化多电平换流器;不控整流充电;子模块均压劣化;阀塔寄生参数;子模块等效阻抗;均压电阻   
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      更新时间:2025-08-08
    • 计及能量流与信息流的电力信息物理系统关键节点辨识

      李希喆, 辛培哲, 江璟
      2025, 61(8): 186-196. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.024
      摘要:随着信息通信技术在电力系统中的广泛应用,传统电网由仅分析物理系统或信息空间本身向新型电力系统下电力信息物理系统(cyber-physical power system,CPPS)方向转变。文中基于复杂网络理论,通过模拟连锁故障下能量流与信息流的交互作用,提出了一种关键电力节点与信息节点的辨识方法。首先根据CPPS中能量流与信息流之间相互耦合关系,结合电力网潮流与信息网时延变化相互之间发生的连锁故障的演变过程,构建了CPPS一二次系统相互依存网络模型;然后在此基础上建立电力网和信息网重点节点指标并辨识关键信息—物理重要节点;最后,利用算例仿真法对模型和方法的有效性进行检验,判断该方法在实践中是否可行。  
      关键词:电力信息物理系统;能量流;信息流;连锁故障;关键节点辨识   
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      更新时间:2025-08-08

      技术讨论

    • 轻量可组网免维护SF6密度继电器研制与应用

      李秀广, 王一波, 王凤欣, 白金, 谷宇琛, 黄小泵
      2025, 61(8): 197-204. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.025
      摘要:定期维护实时监测SF6气体密度的密度继电器,是保证电力设备系统安全运转的重要保障。为得到不同工况条件下SF6气体密度的准确值,基于工业现场实际测量数据的统计,文中提出了一种成熟可靠的SF6密度计算数值方法。针对SF6密度继电器定期维护校验仪器体积大、随机误差大的缺点,文中提出了一种轻量化内置气缸设计,辅以上位机软件统计处理,提高了SF6密度继电器系统的校验精度。为了减少定期维护的人力物力,提高密度继电器维护效率,融合上述成果,文中进一步提出了一种轻量化无CPU基于现场总线可组网的智能式气体密度在线检测装置,开发出了相应的轻量化测控模块及协同实时监测软件,并在实际中进行了示范应用。实践结果证明,该测试系统在保证测量精度的基础上节省了维护工作量,具有较高的可靠性,实现了维护过程和结果管理的自动化。  
      关键词:SF6;密度继电器;CAN总线;免维护;测控系统   
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      更新时间:2025-08-08
    • 液压碟簧机构控制阀轻量化优化设计

      雷琴, 段晓辉, 刘煜, 李海文, 惠勇锋, 刘宇
      2025, 61(8): 205-212. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.026
      摘要:高压开关液压碟簧机构所用的控制阀主要采用传统加工方法,存在质量或体积大、损失高等问题。文中以减小流道压力损失、结构轻量化为优化目标,先对控制阀阀体的流道进行流场优化,再以优化后的流道为基础进行增材设计和强度校核,得到轻量化控制阀阀体,最终质量和体积减少超过60%,轻优化效果明显,为液压碟簧机构控制阀的优化设计提供一种新思路。  
      关键词:液压碟簧机构;控制阀;轻量化设计;高压开关;优化设计   
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      更新时间:2025-08-08
    • 工业设计在高压电器产品设计中的应用探究及展望

      张桐溪, 王珉
      2025, 61(8): 213-220. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2025.08.027
      摘要:随着电力行业的快速发展,电力设备的智能化升级与市场竞争加剧。高压电器产品作为电力系统的关键设备,其性能与质量至关重要。文中主要探讨工业设计在高压电器产品设计中的应用价值。通过文献分析、案例研究和实验验证,重点研究了外观造型、人机交互和结构功能3个维度的设计优化。以某高压开关柜为例,工业设计应用使产品装配工时减少56%,维护时间缩短67%,误操作率降低97%,散热效率提升28%,设备重量减轻32%,运维成本降低42%。研究表明,工业设计能显著提升产品竞争力,但需解决设计理念差异、跨学科协作和成本控制等挑战。建议通过转变设计思维、加强团队建设和优化成本管理来推动工业设计的深入应用,促进高压电器行业创新发展。  
      关键词:工业设计;高压电器;产品设计;应用   
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      更新时间:2025-08-08
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