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2024年第60卷第11期
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变压器
数据驱动的台区配电变压器接头阻抗计算与温升预警方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
陈春, 彭禹尧, 曹一家, 安义, 范瑞祥
2024, 60(11): 1-8. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.001
摘要:为解决配电网中部分配电变压器在长期运行后出现的导线接头老化,局部温升严重等安全隐患发现不及时的问题,建立了针对台区配电变压器三相四线制接触阻抗高准确性计算模型,形成了数据驱动的配电变压器潜在安全隐患温升预警方法。利用三相四线制台区变压器的等值电路模型,构建了计算接触阻抗的等价方程组。因方程组变量数大于方程组数目,特将不可解方程组模型转化为求最小值的等效优化模型,并运用BFGS优化算法对模型进行优化迭代求解。利用最大负载电流下的长期发热模型,建立了接触阻抗与温度的等价关系,形成了接触阻抗的分级预警体系。利用江西电网两个实际台区现场运行数据,验证了所提出方法的有效性。
关键词:接触阻抗;数据驱动;BFGS算法;配电变压器温升预警
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更新时间:2025-04-26
大容量变压器夹件的电磁力及减振方法研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
杨慧娜, 温珺, 丛浩熹
2024, 60(11): 9-17. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.002
摘要:高压大容量电力变压器内部存在较大的绕组漏磁,使变压器的金属结构件存在较大涡流,导致变压器内部产生大的电磁干扰。文中研究了变压器夹件涡流引起的电磁干扰机理。采用有限元方法计算了变压器夹件的磁感应强度、涡流和夹件所受的电磁力,分析了电磁力的分布特点。研究了夹件在电磁力作用下产生电磁振动和噪声的原理,根据夹件的筋结构建立了电磁振动的有限元模型,对夹件的振动位移、振动速度进行了计算,并对此振动产生的噪声进行了分析计算。针对夹件的两种不同磁屏蔽结构,通过对夹件电磁振动最小的固定位置研究,得到了夹件减振的最佳方法,并对两种磁屏蔽下夹件的电磁振动和噪声进行了比较。文中的研究结果能够对变压器的振动研究和噪声监测提供参考。
关键词:电力变压器;电磁力;电磁振动;夹件;减振
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更新时间:2025-04-26
基于直流源充磁的改进选相合闸策略
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
赵新东, 吕飞鹏
2024, 60(11): 18-26. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.003
摘要:电力变压器合闸时可能产生的励磁涌流会严重影响电力系统的稳定运行,现有合闸策略下选相合闸的实现受限于控制精度和剩磁测定方法。依据变压器合闸角改变时的励磁电流变化规律,存在一剩磁范围,使变压器在较大的合闸角范围合闸而不出现励磁涌流,利用直流充磁电路配合改进后的控制策略能够使变压器剩磁处于该范围。利用Pscad中的J-A磁滞模型仿真得出剩磁处于额定剩磁的0.7到0.8时,有最大的合闸角范围,利用直流充磁电路充磁0.021 s到0.022 s可以使变压器剩磁处于上述范围。结果表明该方法能够调整变压器铁心剩磁到指定范围,充磁电路无需依据实际调整控制参数,较大范围的合闸角降低了选相合闸的控制精度并且能够有效抑制励磁涌流。
关键词:变压器;剩磁;励磁涌流;充磁;选相合闸;合闸角
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更新时间:2025-04-26
基于信号距离度模型和SVM的变压器绕组变形诊断方法研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
唐轩, 成俊杰, 吴琳, 张磊, 徐艳春
2024, 60(11): 27-36. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.004
摘要:为了解决在使用频响法诊断绕组变形时依赖于人工经验判断误判率较高的问题,实现变压器绕组变形的精准诊断,提出了一种基于信号距离度模型和SVM的变压器绕组变形诊断方法。文中利用信号距离度模型,通过计算分频段互复距离度、互距离度、相关系数,将其作为特征量输入支持向量机进行故障分类。使用遗传算法(GA)对支持向量机进行参数优化。使用Pspice分别模拟了以5%为等级的57份样本和以3%为等级的90份样本,仿真发现,使用分频段互复距离度作为特征来进行绕组变形故障分类的准确率达到96.296 2%和97.222 2%,分类效果明显高于仅考虑幅值特性的互距离度和传统的相关系数。并通过实际变压器形变数据证明了其有效性,为变压器绕组故障诊断提供新思路。
关键词:信号距离度模型;支持向量机;遗传算法;绕组变形
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更新时间:2025-04-26
电力变压器油中溶解气体在线监测数据修复方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
何宁辉, 吴旭涛, 沙伟燕, 李秀广, 周秀, 田禄, 李金鑫, 程养春
2024, 60(11): 37-48. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.005
摘要:变压器油中溶解气体分析已广泛应用于变电站中。但是一些在线监测装置常常出现数据异常或缺失,影响对变压器状态的实时准确判断,因此亟需对在线监测数据中被剔除的“脏数据”和缺失数据进行修复。在总结现场变压器油中溶解气体在线监测数据特点的基础上,综合考虑数据修复的时效性和准确度要求,提出了由滑动平均、径向基函数神经网络和多项式拟合3种缺失数据修复算法组成的修复策略;利用现场典型数据,分析了这3种方法的修复效果、最佳参数、优缺点和相互配合方式,实现了对油中溶解气体在线监测数据的快速准确修复。
关键词:变压器;油中溶解气体分析;神经网络;数据修复;多项式拟合
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更新时间:2025-04-26
高频磁性元件的电磁场仿真实验研究与探讨
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
陈彬, 万妮娜, 梁旭, 陈健, 唐波
2024, 60(11): 49-56. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.006
摘要:高频变压器为功率变换器的核心磁性元件,利用仿真软件对高频变压器进行电磁场仿真分析,可以节省设计时间、优化结构、提高效率。在对电磁场和温度场的控制方程、边界条件进行详细分析的基础上,建立高频变压器电磁场—温度场耦合计算流程。利用Infolytica的MagNet和ThermNet仿真软件,对一台5 kHz/15 kW纳米晶合金磁芯三相五柱式高频变压器的漏磁场、磁芯损耗、绕组损耗和温度场进行有限元法计算,开展空载和短路实验研究,验证计算方法的准确性。
关键词:高频变压器;漏磁场;磁芯损耗;温度场;有限元法
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更新时间:2025-04-26
基于全生命周期评价的变压器碳足迹研究与分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张益兵, 朱朝勇, 武美辰, 陈楠, 李同燕, 马亚龙, 唐进
2024, 60(11): 57-67. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.007
摘要:全球温室气体排放已受到广泛关注,电力装备全生命周期碳排放不容忽视。文中以典型电力装备非晶油浸式配电变压器为研究对象,基于生命周期评价方法,建立包括原材料获取阶段、生产阶段、分销阶段、使用阶段和生命周期结束阶段的全生命周期碳足迹核算模型,分析电力结构、材料、能源、交通运输等对变压器碳足迹的贡献,并对各项清单数据开展敏感性分析和采用泰勒级数展开方法评估变压器碳足迹的不确定性。结果表明:单位功能非晶油浸变压器碳足迹为602 731 kgCO
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e,其中使用阶段占比高达99.45%,该阶段碳足迹占比过高是由变压器功率损耗与电力结构决定,随电力结构清洁化发展,预测使用阶段碳足迹可降低约65.39%;对除使用阶段碳足迹结果分析可知原材料减量化或者采用低碳材料、提高电能利用效率以及更换电动汽车运输是降低变压器碳足迹的重点;敏感性分析得出材料循环/替代是变压器低碳设计的优先考量;碳足迹结果的不确定性以95%置信水平的相对几何标准偏差表示,即GSD为1.064,碳足迹结果可信。不确定性主要源于数据库碳足迹因子,这为模型数据质量进一步优化指明了方向。
关键词:变压器;生命周期;碳足迹;电力结构;敏感性分析;不确定性分析
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更新时间:2025-04-26
基于小波能量占比与时序预测的换流变压器机械状态智能诊断技术
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
翟春雨, 吴书煜, 李颖斌, 张玉焜, 祝令瑜
2024, 60(11): 68-76. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.008
摘要:换流变压器运行过程中其内部绕组承受交直流电压的共同作用,导致振源振动响应非常复杂。为关注换流变压器在长期振动作用下的机械状态变化,文中首先基于换流变压器绕组振动机理及其振动特性开发了振动在线监测系统,针对现场某换流变压器的振动信号进行了长期带电监测,并提取了不同时刻下振动信号的小波能量占比,最后以小波能量占比等振动特征组成的时间序列作为数据样本,结合时间序列预测模型提出了适用于现场换流变压器的机械状态智能诊断技术。分析结果表明,振动在线监测系统在现场能够对换流变进行长期带电监测,小波能量占比特征量可以在一定程度上反映换流变压器的运行规律和内部机械状态。通过时间序列预测模型对小波能量占比序列的处理,最终得到的预测值与期望值达到了较高的相似度,为现场换流变压器的状态评估和潜在缺陷诊断提供了更加及时、有效的技术途径。
关键词:换流变压器;小波能量占比;机械状态;时间序列模型
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更新时间:2025-04-26
基于模拟退火法与多层感知机的变压器故障诊断模型及其泛化性能研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
高超, 王志武, 冯玉辉, 杜预, 宋兵, 高二亚, 李乾, 饶召伟, 邹国平, 杨仕友
2024, 60(11): 77-85. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.009
摘要:为诊断电力变压器内部的潜伏性故障,以溶解气体分析(DGA)数据为特征量,提出了一种基于多层感知机(MLP)的变压器故障诊断模型。以实际运行变压器的故障数据为学习样本,利用模拟退火法实现多层感知机内部节点之间的连接权重优化。以不同特征组合作为MLP的输入,对比、分析了MLP诊断故障类型的正确率;研究了MLP拓扑结构、参数正则化等对诊断模型泛化性能的影响。使用训练数据以外的变压器故障数据测试学习完成的诊断模型,获得较高的测试准确率。
关键词:人工神经网络;多层感知机;模拟退火;DGA;故障诊断
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更新时间:2025-04-26
变压器游离气体傅里叶变换红外光谱分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
王阳, 韩伟, 黄连鹏, 刘尧, 陈宇, 郭培, 刘懿莹, 汤晓君
2024, 60(11): 86-93. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.010
摘要:针对目前变压器游离气体气相色谱法分析需要人工取气、耗时过长等问题,文中提出了一种采用傅里叶红外光谱法对游离气体进行在线监测的方法。该方法通过电磁阀控制与气体继电器相连的集气器的工作,从集气器中自动取气进行光谱分析。游离气光谱分析过程中,采用分段比基线校正法对游离气吸收光谱进行校正,采用Tikhonov正则化特征变量方法从混合气体吸收光谱图冗杂的谱线中挑选特征变量,最后利用最小二乘支持向量机法建立定量分析模型,分析计算红外吸收光谱图,得到变压器游离态气体中各组分的体积分数。实验室实验结果表明,变压器游离气体傅里叶红外光谱在线监测系统可以完成对游离气体的自动取气和气体检测功能,实现对游离气体的在线监测以及多组分游离气体的高精度检测,具有实际应用价值。
关键词:变压器游离气体;傅里叶变换红外光谱;多组分气体检测;在线监测
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更新时间:2025-04-26
研究与分析
邻近三相电抗器的电缆线路接地线电流计算
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
陈思哲, 董晓虎, 时伟君, 刘志鹏, 程绳, 肖晓, 张宇娇
2024, 60(11): 94-100. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.011
摘要:某500 kV变电站内电缆线路距邻近单台电抗器铺设距离满足国网五通要求,然而近年来此电缆线路两端的铠装层接地线电流值出现异常增大并引起异常发热。文中针对此问题建立了电缆线路铠装层及邻近三相电抗器电磁场模型,采用有限元数值计算方法,进行了基于场—路耦合的三相电抗器漏磁场对电缆线路接地线电流异常的分析。接地线电流计算结果与实测结果接近,验证了仿真模型及方法的正确性,并在此基础上,讨论了电抗器相数、电缆铺设距离和电缆埋地深度对电缆铠装层接地线电流的影响,为变电站内三相电抗器周围电缆的铺设提供理论指导。
关键词:三相电抗器;电缆线路接地线;场—路耦合
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更新时间:2025-04-26
温度对电缆终端界面应力影响的仿真研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
邓繁盛, 李秀峰, 丁志鹏, 刘迪, 白鑫宇, 魏凯
2024, 60(11): 101-109. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.012
摘要:电缆终端硅橡胶(SR)绝缘与电缆本体交联聚乙烯(XLPE)绝缘之间良好的界面压力,是保证电缆终端高效安全运行的关键。电缆终端内径处的径向应力为电缆终端与电力电缆间的界面压力,温度的变化导致界面机械应力、界面热应力以及SR绝缘应力松弛特性存在差异,进而影响电缆终端的界面压力。文中采用单变量法研究温度对于界面机械应力、界面热应力以及SR绝缘应力松弛特性的影响,通过实验测得SR以及XLPE试样的线膨胀系数随温度的变化规律,将其分配到三维模型中,利用SR绝缘的超弹性和粘弹性本构模型,仿真计算不同温度下的界面径向应力。结果表明:界面径向机械应力即初始面压随温度的升高而下降;不同温度下界面热应力大小存在差异,界面压力增幅随之变化,最大增幅约21.87%;SR绝缘的应力松弛速度随温度的升高而加快,电缆终端SR绝缘温度长期处于70 °C运行50年后,界面压力下降5.63%左右。
关键词:电缆终端;界面压力;机械应力;热应力;应力松弛;有限元法
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更新时间:2025-04-26
不同铝护套结构对电缆电气特性影响分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
李岩, 刘一帆, 高颂, 施碧君
2024, 60(11): 110-115. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.013
摘要:国内交联聚乙烯(XLPE)高压电缆一般采用皱纹铝护套结构,然而现有电缆电气特性的参数计算多基于平滑护套结构,未考虑皱纹护套带来的影响。文中从电场分布入手,基于有限元法分析了皱纹护套结构下的电场分布及缓冲层泄漏电流,进而针对护套感应电压、电缆工频电容和电感进行分析,对比平滑护套结构和皱纹护套结构对以上两组电气参数的影响。同时运用公式法对平滑护套电缆进行计算,作为有限元分析结果的对照。结果表明,皱纹结构会造成气隙电场集中,泄漏电流增大,皱纹铝护套结构会降低护套感应电压约10%,增大工频电感约4%,而对工频电容影响仅0.5%。文中的计算结果有助于更加精确的电缆电气建模。
关键词:电缆;皱纹铝护套;感应电压;电容;有限元仿真
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更新时间:2025-04-26
自取电的电缆故障类型及故障分段定位的研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张晓新, 董灵斌, 林峰, 王宇鹏
2024, 60(11): 116-122. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.014
摘要:针对配电网电缆故障产生的机理,使用MATLAB/Simulink对配电网电缆的故障类型进行实验分析,得出故障类型的特征,通过这些特征判断电缆故障类型,并且定位故障发生的区间段。在电缆发生故障时,对故障信号采样分析,并将故障类型及模块地址通过NB-IoT上传至OneNET云平台。故障段电缆与无故障段电缆的电流变化不同,根据这个规律可以快速定位故障段。该系统采用线圈取电,解决了该装置实际应用的供电问题。结果表明,系统通过对故障信号的采集和处理,准确地判断故障类型和定位故障段,完成故障的在线监测和定位。
关键词:故障点;电缆故障;配电网;NB-IoT;在线监测;线圈取电;故障信号
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更新时间:2025-04-26
防火防爆盒安装状态下三芯电缆中间接头温度场仿真研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
陈杰, 李陈莹, 陶风波, 刘建军, 谭笑, 胡丽斌, 曹京荥
2024, 60(11): 123-130. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.015
摘要:电缆接头是电缆系统中故障率最高的部分,防爆盒可有效降低电缆接头故障造成的损害,而防爆盒的存在会对电缆接头温度产生影响。文中首先建立了10 kV三芯电缆接头及防爆盒的三维简化模型,运用Ansys仿真软件对该三维模型进行了电磁—热及电磁—热—流双向耦合仿真,分析了电缆接头不加防爆盒、防爆盒填充物为密封胶、防爆盒内无填充物3种情况下的温度场分布规律,之后分析了空气对流换热系数、环境温度和密封胶导热系数3种因素对加装防爆盒前、后接头峰值温度的影响。研究结果表明,接头加装防爆盒后,两种情况下接头温度均有所升高,防爆盒内无填充物时接头温度变化更大;随着换热系数的增大,加装防爆盒前、后的接头峰值温差逐渐增大;环境温度对加装防爆盒前、后接头峰值温度变化幅度的影响可忽略不计;密封胶导热系数增大到一定程度后有助于电缆接头载流量的提升。
关键词:电缆接头;防火防爆盒;温度场仿真;影响因素
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更新时间:2025-04-26
缩比电容器装置噪声特性及其影响因素研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
雷晓燕, 隆礼, 李金宇, 曹刚, 祝令瑜
2024, 60(11): 131-139. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.016
摘要:滤波电容器装置作为换流站主要噪声源之一,对换流站周边的噪声影响尤为显著。为准确掌握滤波电容器装置的噪声特性,排除现场测量时其他声源的干扰,文中利用电容器单元组成缩比电容器装置,在半消声室内对其进行了噪声测量,总结分析了噪声的频谱特性,并对空间分布特性进行了讨论,发现缩比电容器装置的噪声辐射具有明显的方向性和对称性。此外,通过改变加载条件和布置方式进行了噪声特性的影响因素分析,结果表明:同样加载条件下平卧时装置非套管侧的声压级会更高;电容器单元数量减少一半,声压级约下降3 dB,但非套管侧声压级会出现“饱和”现象;当底面间距、侧面间距约为3/4声波波长时,装置套管侧方向有对应频率声压级的极小值。研究结果为电容器装置的噪声评估和降噪设计提供了基础数据支持,存在参考借鉴的意义。
关键词:缩比电容器装置;噪声特性;噪声评估;影响因素
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更新时间:2025-04-26
高压陶瓷电容特性及在配网柱上开关的应用研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
熊慕文, 卢为, 刘彬
2024, 60(11): 140-146. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.017
摘要:电压传感器是深度融合型柱上开关的关键器件,其自身直接承受电压载荷,是深度融合柱上开关产品开发成败的关键。以无机物介质为载体的高压陶瓷电容器,具有体积小、容量大、寿命长的特点,尤其契合深度融合型固封极柱的结构特点和应用场景。文中首先分析了陶瓷电容器件特性,再结合深度融合柱上开关产品的具体应用场景,开发了基于高压陶瓷电容器的一二次融合柱上开关产品;相关研究表明,高压陶瓷电容器在配网领域应用具有相当潜力。
关键词:ZW32断路器;一二次融合;陶瓷电容器;多物理场耦合;有限元仿真
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更新时间:2025-04-26
750 kV GIS变电站开关操作电磁暂态特性研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
江金洋, 张相杰, 尹心, 程晓, 陈涛, 杨帆
2024, 60(11): 147-153. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.018
摘要:为明确气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)开关操作过程中的电磁暂态特性。在某750 kV气体绝缘变电站投运期间,设计了测量方案对隔离开关单次闭合、断路器单次闭合两类操作下的瞬态外壳电压(transient enclosure voltage,TEV)与暂态地电位升高(transient ground potential rise,TGPR)进行了测量,并对两类操作的测量结果从宏脉冲和微脉冲特性方面进行了对比分析。结果表明:TEV和TGPR的最大值分别为22.8 kV和19.6 kV,在许多测点处TGPR均高于TEV;相比于断路器合闸操作,隔离开关合闸操作产生的电磁振荡能量小,但宏脉冲持续时间长、击穿次数多。
关键词:GIS;隔离开关;断路器;TEV;TGPR
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更新时间:2025-04-26
750 kV断路器合闸电阻三相阻值差异性对过电压的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
宋朝晖, 李振强, 娄颖, 查志鹏
2024, 60(11): 154-159. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.019
摘要:不同的线路断路器合闸电阻阻值差异对过电压的影响已有不少研究,但三相断路器合闸电阻阻值之间的不同对过电压的影响鲜有研究,而实际运行中由于备用相断路器与在运设备合闸电阻值不一致就会出现这种情况。因此,有必要分析三相断路器合闸电阻之间阻值存在差异时,合闸线路操作过程中可能存在的过电压风险。考虑不同的研究条件,计算分析了600/600/570 Ω、425/425/570 Ω、0/0/570 Ω、1 500/1 500/570 Ω 4种750 kV断路器合闸电阻配置方案下的线路合闸和单相重合闸过电压,研究结果可为线路断路器优化配置和安全运行提供技术依据。
关键词:750 kV;线路断路器;合闸电阻;过电压
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更新时间:2025-04-26
混合MMC无源供电系统的自取能预充电策略研究
封面论文
封底论文
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陈国平, 张志宇, 贺亚慧, 马宏涛, 梁桢, 孙谦浩, 崔彬
2024, 60(11): 160-168. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.020
摘要:由于桥臂中全桥子模块的使用,混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的预充电启动策略与传统MMC有很大的不同。基于此,文中针对面向无源供电的两端混合MMC送电系统,提出了一种基于交、直流辅助电阻的子模块自取能预充电策略。该策略的特点在于,综合考虑了基于混合MMC的两端直流系统预充电时直流侧电压的变化,有效利用了混合MMC所具有的直流电流阻断功能,通过交、直流侧辅助电阻的合理配合解决了混合MMC预充电时的电流冲击,使得无源侧混合MMC的预充电时长明显缩短,预充电期间同类子模块的电容电压基本保持一致,有效避免了“黑模块”与旁路模块的产生,降低了混合MMC的启动控制难度。基于MATLAB/Simulink的仿真平台,验证了文中所提策略的正确性与有效性。
关键词:混合MMC;柔性直流输配电;无源供电;预充电策略
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更新时间:2025-04-26
基于全国产芯片的特高压柔性直流控制保护设备研制
封面论文
封底论文
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黄雄辉, 宋延涛, 鲁翔, 任成林, 蔡永梁, 刘涛
2024, 60(11): 169-179. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.021
摘要:文中分析了现有特高压柔性直流控制保护系统设备国产化替代的迫切需求,提出了运行人员控制系统、远动装置、直流控制保护主机、三取二装置和测控装置等全国产化替代原则和设计方案,研制了直流控制保护主机、三取二装置和测控装置。搭建了基于进口芯片和全国产化芯片的特高压柔性直流控制保护系统的RTDS硬件在环实时仿真平台,试验对比了进口芯片和全国产化芯片的特高压柔性直流控制保护设备的功能和性能,试验结果表明,全国产化芯片特高压柔性直流控制保护设备的功能和性能,总体不低于、个别性能优于进口芯片特高压柔性直流控制保护设备,为后续建设特高压柔性直流输电工程中直流控制保护设备全面国产化应用提供重要参考。
关键词:特高压;柔性直流;控制保护;国产化;设备研制;实时仿真
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更新时间:2025-04-26
发电机出口PT高压熔断器故障的电磁暂态建模与分析
封面论文
封底论文
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莫仕勋, 梁振燊, 王庆华, 曹华锋, 陈钰林, 罗克武
2024, 60(11): 180-190. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.022
摘要:发电机出口PT高压侧熔断器在非故障条件下频繁熔断,严重威胁发电厂的安全生产。在对PT高压熔断器解体分析和对运行情况统计分析后,呈现“慢熔”特征。文中按照现场实际参数搭建了计及电磁暂态变化过程的计算模型,对影响PT高压侧的暂态响应进行定量分析,分别讨论了倒送电、PT剩磁以及单相接地故障对PT高压熔断器的电磁暂态冲击效应,得出结论:合闸冲击、单相接地故障以及剩磁或多种暂态过程的叠加会给PT高压侧带来数倍于额定电流的电流冲击,电流冲击的长期累积效应对熔断器的疲劳特性造成影响从而推动熔体发生“慢熔”。分析结果与ATP-EMTP软件仿真结果一致。由此提出相应的技术整改措施,对厂(站)的安全生产起到积极促进作用,同时对进一步优化厂(站)的运行规范,对设备生产厂家的生产工艺和设备结构改进皆有借鉴价值。
关键词:电压互感器;高压熔断器;电磁暂态;累积效应;ATP-EMTP
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更新时间:2025-04-26
10 kV喷射式熔断器开断过程数值计算与分析
封面论文
封底论文
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王飞鸣, 赵义松, 张博, 林莘, 李冰, 徐建源
2024, 60(11): 191-200. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.023
摘要:高压喷射式熔断器是电力系统配电网中应用非常广泛的保护电器,研究其燃弧特性对于熔断器可靠运行具有重要意义。文中以10 kV喷射式熔断器为研究对象,首先对熔断器内电场强度进行了三维有限元仿真计算,得到最大电场E
max
随开距变化曲线;建立考虑烧蚀的二维动态电弧数学模型,计算了熔断器在开断12.5、2.5 kA电流时的电弧特性,对比分析两种电流和不同长度的电弧缩短杆对熔断器内的灭弧管内壁烧蚀质量、气压分布、速度分布的影响;依据流注理论,结合电场和气流场计算结果,得到了熔断器开断短路电流弧后气体的介质恢复曲线。计算结果表明:在电场计算中,最大电场E
max
在软铜绞线顶端,随着开距的增大而减小,且电弧缩短杆对电场影响较小;12.5 kA开断条件熔断器内的烧蚀质量、整体气压、轴向速度和温度均高于2.5 kA开断条件;电弧缩短杆长度相同时,开断电流越大其介质恢复能力越强;电弧缩短杆在105~155 mm内,加长电弧缩短杆可增强大电流的开断能力,但会减小小电流开断能力。研究结果可以为熔断器电弧熄弧特性分析提供理论依据。
关键词:熔断器;多物理场耦合;烧蚀;介质恢复
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更新时间:2025-04-26
检测SF
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分解产物的半导体传感器筛选与识别方法研究
封面论文
封底论文
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金海勇, 周启义, 黄小泵
2024, 60(11): 201-208. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.024
摘要:六氟化硫(SF
6
)因其优越的电气性能和化学稳定性成为气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)等高压电气设备的首选绝缘介质。当SF
6
电气设备内部发生局部放电等故障时,SF
6
气体会发生分解反应,产生SO
2
、H
2
S等物质。而SF
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气体分解产物的组分体积分数反映了电气设备的运行状态。因此,监测设备内部的气体组分能够有效评估SF
6
电气设备的运行状况,从而对设备内部可能的故障起到预警作用。文中通过搭建气敏测试平台,研究来自中日知名传感器制造企业12种商业传感器在SF
6
背景下对H
2
S和SO
2
气体的响应特性,筛选出4种对两种气体选择性最好的传感器,即MP-5、TGS2611、TGS2612和TGS2618。在实验数据的基础上,构建SF
6
气体分解产物数据集,对比研究K近邻(KNN)、支持向量机(support vector machines,SVM)、朴素贝叶斯(Naive Bayes)、梯度提升(Gradient Boosting)和极限树(Extra Tree)5种分类算法对SF
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气体分解产物的识别准确率。结果表明,极限树具有最高的识别准确率(83.33%),采用极限树算法能够有效识别SF
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气体的分解产物。
关键词:SF
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气体;气体传感器阵列;分解产物识别;机器学习
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更新时间:2025-04-26
基于MOPSO算法的超导限流器结构参数优化
封面论文
封底论文
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丁璨, 李江, 袁召, 余超捷
2024, 60(11): 209-216. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.025
摘要:电阻型超导限流器能够快速限制短路电流,因此常与直流断路器结合使用开断直流故障。超导限流器的性能与直流断路器元件参数之间存在复杂耦合关系,在一定直流断路器元件参数下的超导限流器的选型亟需研究。文中首先分析了现有超导限流器电阻的模型,然后仿真了超导限流器与直流断路器结合使用时的短路故障,分析了超导限流器电阻和回路电流的变化规律。仿真结果表明:超导限流器可成功限制故障电流的上升,帮助直流断路器开断故障电流;超导限流器的电阻、温度和电流波形之间存在复杂耦合关系。最后,固定超导带材的截面,通过多目标粒子群算法对超导限流器的长度进行了优化,优化前后的结果表明:当超导带材长度为47 m时,短路电流峰值为1.24 kA,在5.90 ms时产生电流过零点,比优化前超导带材减少了7 m,但短路电流峰值和过零点时间几乎没有变化。
关键词:超导限流器;直流断路器;MOPSO算法;短路故障
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更新时间:2025-04-26
基于Ansys Workbench的220 kV移动式负荷转供装置的振动响应分析
封面论文
封底论文
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AI导读
全江华, 文正其, 张伟, 宋友, 付君, 李煜磊, 张雷
2024, 60(11): 217-224. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.026
摘要:220 kV移动式负荷转供装置是将组合电器固定安装在承载车辆上,其必将长时间受到汽车运输过程中的振动冲击问题的影响。文中利用Ansys Workbench有限元分析平台对移动式负荷转供装备进行了模态分析,并在此基础上进行了随机振动分析以及冲击响应分析。仿真结果表明:整体结构最大变形发生在左右两侧陶瓷管处,整体应力较小,存在运输安装方案改良空间。在此基础上,对装置运输安装方式进行改进。最终对改进后方案进行分析,对比改进前后方案,结果表明:改进后随机振动分析的最大变形由3.55 mm下降到0.19 mm,冲击响应分析的最大变形由1.43 mm下降到0.52 mm,整体应力结果不大,最终验证了该移动式负荷转供装备结构的可行性。
关键词:移动式;气体绝缘金属封闭开关设备;随机振动;冲击;有限元分析
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更新时间:2025-04-26
66 kV消弧线圈接地系统单相接地电弧燃弧特性试验研究
封面论文
封底论文
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李冠华, 李雁, 刘志宇, 徐建源, 王帅, 李佳奇
2024, 60(11): 225-233. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.027
摘要:为研究66 kV消弧线圈接地系统单相接地故障引起的短路电弧在空气中燃弧特性,在变电站建立了人工单相接地试验模拟平台。对消弧线圈补偿电流为92.8、97.9、103.3 A 3种工况下的接地电弧进行了试验,记录了电弧的电压、电流波形。试验结果表明:接地电弧的频率特性不随消弧线圈补偿程度而变化。起始时刻的弧道电阻与合闸角度相关,合闸角度越大,弧道电阻越大。稳定燃弧状态下,半个周波的电压变化率不随消弧线圈补偿程度而变化,为120 kV/s,而电流的变化率随消弧线圈的补偿程度而增大,分别为12、14、16 kA/s;在稳定燃弧后的不同周期内,电弧伏安曲线不一致,但其发展规律相同。稳定燃弧后的电压幅值与消弧线圈补偿程度无关,其正负幅值之差为1 200 V,消弧线圈过补偿程度越大,电流幅值越大,其幅值能够达到80 A。该研究成果可为消弧线圈的参数整定提供理论参考依据。
关键词:消弧线圈接地系统;单相接地故障;人工接地试验;燃弧特性;电弧电阻
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更新时间:2025-04-26
技术讨论
基于同步授时的广域电容型设备的绝缘缺陷监测
封面论文
封底论文
增强出版
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谢佳, 杨海涛, 柯艳国, 凌松, 胡啸宇, 石玮佳
2024, 60(11): 234-240. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.028
摘要:为了及时获悉运行中的电容型设备的绝缘状态,提高变电站的运行可靠性,以相对介质损耗测试作为对容性设备绝缘性能判断的重要参考,构建了实时带电在线监测系统,大大提高了检测效率。通过在同一电力系统下各变电站内、处在相同电压等级、相同频率以及相同相别母线的容性设备设置无线监测单元,构建监测系统,采集环路电流数据,实时计算相对介质损耗因数,并利用多设备标识信息,通过相互比较,从多设备中定位绝缘缺陷设备,实现了容性设备的绝缘缺陷在线监测。案例显示,该方法具有良好的监测效果。
关键词:电容型设备;绝缘性能;相对介质损耗因数;在线监测;缺陷定位
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更新时间:2025-04-26
波纹管最大压缩位移及疲劳寿命分析
封面论文
封底论文
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AI导读
王玉, 杨知我
2024, 60(11): 241-245. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.029
摘要:为解决某GIS母线中波纹管的最大压缩位移和疲劳寿命究竟能否同时满足工程指标的难题,应用工程计算和有限元分析分别加以计算,然后通过两种计算结果和实验验证进行比较,以期获得哪种方法更精确可靠。为达此目的,文中给出了工程计算和有限元建模的详细过程。按工程计算方法得到的最大压缩位移结果无法满足工程指标,而有限元分析计算方法,却可以达到工程指标,且有较大的安全裕度。有限元分析还揭示了满足大压缩位移的机理,计算结果符合某GIS工程同时需要的压缩位移和疲劳寿命。经型式试验也验证了模拟的正确性。充分证明了有限元分析方法是比按工程计算方法更为先进和准确的设计手段。
关键词:GIS;波纹管;大压缩位移;疲劳寿命;工程计算;有限元分析
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更新时间:2025-04-26
一起500 kV断路器储能机构液压油缸开裂故障分析
封面论文
封底论文
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AI导读
李小明, 钱海涛, 赵阳, 潘震, 李文博
2024, 60(11): 246-252. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.11.030
摘要:文中针对一起500 kV断路器储能机构液压油缸开裂事故,基于外观宏观检查、油缸取样分析、有限元建模仿真、无损CT检测、电镜分析等检测数据,研究该事故发生的主导因素。结果表明,造成断路器储能机构液压油缸开裂的原因为应力腐蚀。造成应力腐蚀开裂的原因是由于阳极化层处理后材料表面硬度显著增大,并且其表面存在Cl、S腐蚀性元素,而开口位置和孔口边沿设计不合理导致存在拉应力,进而在拉应力和化学腐蚀共同作用下出现应力腐蚀现象。最后基于事故原因对制造商提出了相关改善和防范措施。
关键词:断路器;储能机构;开裂原因;防范措施
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更新时间:2025-04-26
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