最新刊期

    2024年第60卷第5期

      研究与分析

    • ±550 kV直流GIS长期带电试验研究

      申萌, 王博, 王子瑜, 李江, 苏春强, 李强, 刘宸, 杜文娟, 南振乐, 段娜娜
      2024, 60(5): 1-11. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.001
      摘要:直流GIS是实现未来轻型化、紧凑化海上换流平台以及海上换流平台向深远海发展的关键设备,在投入运行前对直流GIS进行实际工况的长期带电模拟试验,可以充分预测直流GIS在全工况下长期运行的相关性能,进而提升直流GIS投入运行后直流电网的安全可靠性。文中以±550 kV直流GIS作为研究对象,对其进行了相关介绍,提出了±550 kV直流GIS的长期带电试验方案,设计了长期带电试验回路并分析了回路中设备的选取方法,最后对±550 kV直流GIS开展了实际试验,验证了所提±550 kV直流GIS长期带电试验回路的可行性,为后续进一步开展直流GIS在全工况下长期运行时的相关性能研究工作奠定了坚实的基础。  
      关键词:±550 kV;直流GIS;长期带电试验;试验方案;试验回路   
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      更新时间:2025-04-26
    • GIS设备内外部紧固松动机械缺陷振动特性对比分析研究

      李国栋, 俞华, 刘宏, 李帅, 闫艳春, 张昭宇, 李军浩
      2024, 60(5): 12-19. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.002
      摘要:气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)机械性缺陷是导致设备故障的重要原因。当GIS存在机械缺陷时,在交流电动力的作用下会产生异常振动信号,通过测量GIS外壳上的机械振动信号能够实现对设备机械缺陷的检测和诊断。GIS设备内部或者外部紧固松动是现场常见的机械性缺陷,然而目前对于内外部紧固松动缺陷的振动信号特性尚不清楚,制约了现场对于该类型缺陷的检测与诊断。针对于此,文中在550 kV实体GIS试验平台上构建了内部屏蔽罩松动和外部地脚螺栓松动两类缺陷,对比分析了不同缺陷下的振动信号时、频域特征,以及信号特征和负载电流的关联关系。结果表明,内外部缺陷均不会引起100 Hz基频振动信号发生变化,而仅导致其余频率点信号略有升高,因此无论是内部还是外部松动缺陷都不会引起设备振动信号幅值的明显升高;相比较而言,内部松动缺陷主要引起200、300 Hz等低频信号分量的升高,而外部松动缺陷主要引起1 500 Hz以上高频信号分量的幅值升高;内部松动缺陷引起的低频信号分量升高程度随着负载电流的增加明显增加,而外部松动缺陷引起的高频分量升高程度与负载电流相关性较小。文中的研究成果为现场GIS内外部松动缺陷的检测和分析提供了理论支撑。  
      关键词:气体绝缘组合电器;机械缺陷;振动;基频;频谱   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于耦合负压原理的10 kV直流负荷开关设计

      李伟, 谢文刚, 刘博, 宋中建, 张志成, 屈鲁
      2024, 60(5): 20-30. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.003
      摘要:为满足柔性直流配电系统负荷电流频繁投切对开关操作寿命的高要求,解决直接采用直流断路器方案成本高、体积大的难题,文中研究了一种基于耦合负压原理的直流负荷开关方案。首先对其拓扑和工作原理进行了介绍,然后设计了基于双动结构和电磁斥力机构的主支路快速机械开关、基于耦合负压装置的换流单元和采用反串联拓扑的电力电子开关阀单元,最后,根据苏州某换流站工程需求,研制出10 kV耦合负压型直流负荷开关样机并进行试验验证。结果表明:所研制的10 kV直流负荷开关可在3 ms内开断额定电流和最大开断电流,且能连续动作,体积为目前国内同等参数最小,并具有低损耗、高机械寿命和高可靠性的优点,完全满足工程要求,同时为后续直流负荷开关产品的开发提供了参考。  
      关键词:直流配电;频繁投切;耦合负压;直流负荷开关;双动结构;反串联拓扑   
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      更新时间:2025-04-26
    • GIS内触头过热的无线感知系统研制

      李爽, 鲁旭臣, 唐红, 唐佳能, 崔文军
      2024, 60(5): 31-38. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.004
      摘要:为了实现72.5 kV及以上电压GIS内触头温度的无线感知,文中阐述了一套GIS内触头温度无线感知系统的设计思路,并进行了研制。通过功能性试验,验证了本系统的有效性和可行性。最后,建立了252 kV GIS角型隔离开关接触良好和接触不良工况模型,开展了一系列局部过热无线感知试验。试验数据与热电偶测试数据进行了对比,验证了本系统的可信性。试验结果表明:本系统能够实现GIS内部触头温度的无线感知;当接触电阻Rj>250 μΩ,动触头及静触头座的温度上升较快;当Rj达到620 μΩ,负荷电流600 A时,静触头座的温度已接近50 ℃,可勉强通过红外成像检出;当Rj达到1.8 mΩ,负荷电流大于400 A时,触头的温度一直在增长,可通过红外成像清晰检测。  
      关键词:GIS内触头;无线感知;局部过热;红外成像;接触电阻   
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      更新时间:2025-04-26
    • 王佳灿, 何志鹏, 冀一玮, 赵莉华, 吴月峥
      2024, 60(5): 39-45. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.005
      摘要:为实现高压断路器与负荷开关的故障诊断,提高设备安全可靠性,有必要深入研究电机电流特性与高压断路器、负荷开关的弹簧操作机构状态之间的关系。由于传统BP神经网络存在易陷入局部最小点及网络收敛速度慢等缺陷,采用遗传算法对于BP神经网络进行优化可以提高判断准确率及诊断效率。诊断结果表明,GA-BP算法可以根据断路器、负荷开关电机电流数据快速准确判断设备所处的运行状态,且精确度高,对于工程实际具有广泛应用前景。  
      关键词:负荷开关;高压断路器;电机电流;遗传算法;BP神经网络;故障诊断   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于弗雷歇距离的GIS隔离开关卡涩缺陷识别及量化方法

      柯艳国, 张国宝, 杨为, 赵恒阳, 黄伟民, 阮江军, 何松
      2024, 60(5): 46-53. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.006
      摘要:电力工业上GIS(gas insulated switchgear)隔离开关的多种机械故障多是由传动机构及导电部结构应力变化导致,而这种应力变化的早期体现形式主要是卡涩缺陷。对GIS隔离开关卡涩缺陷的识别及量化对避免设备发生严重故障具有重要意义。然而,GIS隔离开关面临因工业现场开关机械状态的离散化导致的难以对卡涩缺陷进行识别和量化的问题,限制了运维人员对GIS隔离开关机械状态的感知能力与故障预警能力。文中以GIS隔离开关正常机械状态下的驱动电机功率曲线作为标准曲线,采用多窗口斜率的特征点识别方法,结合开关运行物理过程分析将电机功率曲线进行分段处理。在开关动作各分段内,采用弗雷歇距离分析对GIS隔离开关的卡涩缺陷进行识别,并相应地以标准曲线与动作曲线的弗雷歇距离作为量化依据。最后,通过ZF12B-126型GIS隔离开关实验,验证了文中所提出技术路线的有效性,实验证明在卡涩缺陷发展初期,文中采取的方法可以灵敏的对卡涩缺陷进行识别。  
      关键词:GIS隔离开关;相似度分析;机械故障;智能诊断   
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      更新时间:2025-04-26
    • 快速真空开关合闸触头弹跳暂态过程研究

      王协东, 陈萍
      2024, 60(5): 54-60. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.007
      摘要:以电磁斥力驱动器作为操动机构的快速真空开关具有分闸速度快,分合闸时间短和分合闸时间分散性小的优势,目前已广泛应用于多种电力设备中。目前对于快速真空开关的分闸过程已有众多研究,但合闸过程的相关问题尚属空白。文中研究了快速真空开关合闸过程中触头弹跳问题。建立了多物理场耦合仿真模型,完整描述了快速真空开关的合闸过程。得到了快速真空开关的v1与Dmax的关系,其中v1为合闸过程中动静触头首次接触的瞬时速度,Dmax为动触头的最大弹跳距离。根据这一关系式,确定了合闸过程中无触头弹跳情况下的临界瞬时合闸速度vcri。根据vcri限制,设计了一种新型的油阻尼器来调节快速真空开关的合闸行程曲线,实现无触头弹跳合闸。研制了装备新型油缓冲器的快速真空开关,搭建了机械特性测试平台,对其合闸特性进行了测试。测试结果表明:测量结果与仿真结果之间的误差不超过10%,且实现了无触头弹跳合闸。  
      关键词:快速真空开关;电磁斥力驱动器;多物理场耦合仿真;合闸弹跳   
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      更新时间:2025-04-26
    • 一种新型抗干扰高压隔离开关的设计

      孙龙勇, 温庆国, 李付永, 姚灿江, 付亚旭, 王巧红, 郭海涛, 李宇鹏, 夏立国, 李竞
      2024, 60(5): 61-69. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.008
      摘要:针对户外高压隔离开关常受到外界环境等外力的作用而造成合闸失败的问题,设计了一种新型抗干扰高压隔离开关。首先通过对传统的三柱水平旋转式高压隔离开关的结构组成和工作原理进行分析,得出了造成高压隔离开关合闸过程中导电杆提前翻转的原因。然后结合槽轮间隙机构和四连杆阻尼机构的运动特点,给出了抗干扰隔离开关的设计方案与三维几何模型的建立。最后通过数值仿真对四连杆阻尼机构中弹簧的安装位置进行了确定,并验证了设计目标要求。结果表明:该结构可以有效解决传统高压开关导电杆受外力的干扰,可为隔离开关结构的优化设计提供参考依据。  
      关键词:高压隔离开关;合闸;抗干扰;翻转   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于电磁瞬态过程的GIS隔离开关分合位置确认方法研究

      张国宝, 柯艳国, 黄伟民, 杨为, 赵恒阳, 阮江军, 何松
      2024, 60(5): 70-75. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.009
      摘要:GIS隔离开关在电力系统中扮演着重要角色,但分合闸不到位故障会威胁系统安全。传统的状态检测方法所反映的腔体内部信息有限,文中提出了一种基于电磁瞬态过程的新方法。利用在GIS隔离开关带电分合过程中产生的电磁瞬态信息,通过分析电磁瞬态信号的起止时间与开关动静触头位置关系,反演GIS隔离开关腔体内动静触头状态。同时,还提出了一种低采样频率下提取高频电磁瞬态信号特征的方法,并开发了相应的采集装置。不仅有效降低了数据采集量,同时可以成功确认GIS隔离开关的分合位置。最后通过实验证明了文中提出方法的有效性。  
      关键词:GIS隔离开关;工程应用;电磁信息;故障诊断;非侵入式检测   
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      更新时间:2025-04-26
    • 阎对丰, 刘平, 冯伦, 张非凡, 修士新, 贾申利, 莫永鹏
      2024, 60(5): 76-83. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.010
      摘要:直流断路器在研究过程中需要试验测试为设计提供参考,在其制造完成后则需要进行型式试验验证其可靠性。文中以15 kV电压等级的负压耦合型混合式直流断路器为例,对其短路电流开断过程进行仿真并提取了关键点电应力;阐述了两电平电压源合成试验方法,设计了适用于负压耦合型混合式直流断路器的两电平电压源合成试验回路,并优化了参数选取;将两电平回路下开断过程的仿真结果与开断过程所需的电应力进行对比,证明了两电平电压源合成试验方法可以提供开断过程所需的电压与电流应力,验证了两电平合成试验方法的等效性与可行性。文中研究结果可为高压直流断路器的研究、设计及试验提供参考。  
      关键词:混合式直流断路器;等效性;两电平电压源合成试验方法   
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      更新时间:2025-04-26
    • 高功率Tesla变压器次级绝缘结构电场分析与设计

      蔡宛辰, 金童, 沈骏峰, 王佳栋, 江进波
      2024, 60(5): 84-91. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.011
      摘要:高功率Tesla变压器在脉冲功率技术领域应用广泛,但其次级线圈处于非均匀电场中,线圈匝间电压分布不均,容易导致匝间绝缘击穿。文中设计了一台双磁心Tesla变压器,利用有限元法建立次级线圈的电场仿真模型,分析其匝间的电场分布情况。针对匝间电压分布不均问题,提出次级线圈首尾两端双线并绕及增加屏蔽环来改善电场分布的措施,使最大场强小于微小油间隙的击穿场强,确保变压器次级线圈的绝缘安全。通过仿真分析发现首尾两端并绕可改善电场分布,但并绕匝数不宜过多。高压端增加屏蔽环后,场强分布更加均匀,最大场强下降62.9%,且最大场强远低于脉冲条件下的油间隙击穿场强,能够满足绝缘设计要求。  
      关键词:高功率Tesla变压器;电场分布;双线并绕;屏蔽环;绝缘设计   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于胶囊神经网络的电力变压器故障诊断方法研究

      罗文萱
      2024, 60(5): 92-98. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.012
      摘要:电力变压器作为电力系统运行的枢纽设备,其运行状况直接关系到整个系统的运行安全。长期以来,油中溶解气体分析(dissolved gas analysis,DGA)技术由于不易受变压器内部复杂电磁场及外部噪声影响,成为变压器故障诊断的一种有效手段。为了解决现有基于DGA的故障诊断方法的局限性并进一步提升故障诊断的准确率,文中提出了一种基于胶囊神经网络(capsule network,CapsNet)的油浸式电力变压器故障诊断方法。通过结合CapsNet在处理向量数据方面的优势和变压器油中溶解气体的特征,所提方法能够准确地模拟油中溶解气体与故障类型之间复杂的非线性关系,通过动态路由技术和反向传播算法对模型的训练实现关键特征的自动提取。基于电网真实DGA数据的测试结果表明所提方法在故障诊断准确率、宏平均和召回率几何平均3个性能指标上得分数分别为90.48%、82.46%、87.93%,均优于支持向量机(support vector machine,SVM)和深度信念网络(deep belief network,DBN),证明了其在实际变压器故障诊断应用中的优势。  
      关键词:电力变压器;DGA;故障诊断;胶囊神经网络;动态路由算法   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于GJO特征量优选的AO-RF的变压器故障诊断模型

      叶育林, 刘森, 黄松, 韩晓慧, 杜振斌, 李彬, 吕杰, 薛杨, 赵春琳
      2024, 60(5): 99-107. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.013
      摘要:在变压器故障诊断过程中,进行合理的特征优选,将有助于提高诊断模型的诊断精度,为此,文中提出了一种基于金豺优化算法(golden Jackal optimization,GJO)特征量优选与AO-RF的变压器故障诊断模型。首先,采用GJO对构建的21维变压器油中溶解气体特征量进行优选;然后,根据GJO得到的特征优选结果,采用天鹰算法(aquila optimizer,AO)优化随机森林(random forest,RF)的变压器故障诊断模型对变压器故障进行诊断,并与不同特征量、不同故障诊断模型的诊断结果进行了对比。实验结果表明:GJO优选特征量相比21维原始特征、三比值法、无编码比值法以及AO优选特征量的故障诊断准确率可提高1.12%~25.78%,kappa系数可提高0.02~0.24;AO-RF故障诊断模型较RF、SVM、ELM、SSA-RF、WOA-RF、GJO-RF模型的诊断准确率可提高1.84%~15.86%,kappa系数可提高0.02~0.16,验证了所提方法的有效性和准确性。  
      关键词:变压器;故障诊断;金豺算法;随机森林;天鹰算法   
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      更新时间:2025-04-26
    • 特高压直流换流变压器分接头自动再同步控制策略

      时伟光, 成小胜, 郝成龙, 李平伟, 赵宇亭, 任春光
      2024, 60(5): 108-116. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.014
      摘要:特高压输电技术承载着新能源远距离输送的重要任务,是助力“双碳目标”达成的有力支撑,然而,受新能源上网功率波动的影响,特高压直流输电系统中送电端换流变压器分接头动作次数频繁,严重影响换流变压器使用寿命。为减少分接头动作次数,文中建立了直流输电电流、晶闸管触发角及分接头档位等关键影响因子之间的数学关系,在分析现有分接头控制策略不足的基础上,提出面向特高压直流输电系统的同极换流变压器分接头自动再同步控制策略。以雁淮特高压直流输电系统为例,通过数学推导及MATLAB/Simulink仿真,对传统策略和改进策略进行对比。结果表明所提策略有效降低分接头动作次数,提升特高压直流输电系统运行质效。  
      关键词:特高压直流输电;新能源消纳;换流变分接头;优化控制   
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      更新时间:2025-04-26
    • 110 kV环保型天然酯绝缘油变压器绕组的温度场分析

      宋浩永, 黄青丹, 陈于晴, 莫文雄
      2024, 60(5): 117-123. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.015
      摘要:油浸式电力变压器是电网系统重要的电力设备之一,其冷却介质以绝缘油为主。目前,矿物绝缘油的应用较为广泛,但存在不易降解、泄漏后危害环境等缺点。天然酯作为一种新型变压器用绝缘油,能够避免上述问题,同时带来更为优异的电气性能,是一种更为理想的绝缘冷却介质。然而天然酯绝缘油与矿物绝缘油在机械特性及电气特性上存在较大差异,其对变压器结构设计及绕组散热的影响仍有待深入研究。文中以一台110 kV电压等级的天然酯绝缘油变压器为研究对象,基于有限元方法对变压器绕组的温度场分布进行计算。在此基础上进一步分析了天然酯与矿物油对变压器绕组散热的影响,为大容量天然酯绝缘油变压器的设计提供了有益的参考。  
      关键词:天然酯绝缘油;变压器;温度场;有限元数值计算   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于健康指数的电力变压器绝缘状态评估方法研究

      江涛, 杨传凯, 王荆, 黄国强, 曹利强, 师一卿
      2024, 60(5): 124-129. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.016
      摘要:为科学合理地评估在运电力变压器的健康水平,根据变压器关键特征信息,建立了由本体数据、在运数据、修正系数构成的三级评估模型。引入健康指数理论,分析了反应变压器绝缘状态的不同关键特征信息的权重,提出了变压器三级评估模型健康水平的计算方法,并在此基础上得出变压器剩余寿命计算公式。最后结合一个实际案例,证明了该方法能科学、准确地评估电网在运电力变压器的绝缘状态,为工程技术人员评估变压器绝缘状态和剩余寿命提供参考。  
      关键词:电力变压器;绝缘状态评估;健康指数;寿命预测   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于推扫式SiC日盲紫外线阵的干式电抗器放电空间定位

      胡蝶, 黄效恩, 阳瑞霖, 刘胤康, 任明
      2024, 60(5): 130-139. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.017
      摘要:由于缺乏针对干式电抗器早期放电故障的定位和研判技术手段,干式电抗器的故障检测和预防成为变电站设备运维难点。文中提出了一种基于SiC日盲雪崩管线阵和光子辐照图像变换的电抗器放电光学检测及定位方法。首先,文中建立了电抗器的TracePro光路仿真模型,探究了匝间不同位置发生放电时设备内部的光学传播特性及辐照度分布规律。基于上述规律提出了光学传感器线阵的最优排布方式,设计了针对电抗器结构的线形紫外日盲光电推扫阵列,仿真得到了放电光源在线阵各单元上的辐照度响应关系。在此基础上,提取了光学信号矩阵的特征,利用KNN和CNN算法进行数据训练,最终实现了电抗器匝间绝缘放电的三维定位。该研究为进一步研制干式电抗器推扫式SiC日盲紫外线阵提供了理论指导和实践依据。  
      关键词:干式电抗器;光子辐照图像;线形推扫阵列;特征提取;放电定位   
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      更新时间:2025-04-26
    • 柔性直流光纤电流互感器阶跃响应特性研究

      刘彬, 邓小聘, 李建光, 刘东伟, 刘博阳, 肖浩, 雷军
      2024, 60(5): 140-146. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.018
      摘要:传统直流光纤电流互感器无法满足柔性直流输电工程的高速响应需求,因此需要研究直流光纤电流互感器的阶跃响应特性及其动态性能改善方法。文中结合直流光纤电流互感器的离散数学模型,对其动态特性进行了全面的仿真、计算和实验研究,结果表明:影响直流光纤电流互感器阶跃响应特性的关键参数是渡越时间、前向通道增益、滤波器阶数和通讯延迟。搭建了直流光纤电流互感器阶跃响应测试平台,经参数优化后的直流光纤电流互感器的阶跃响应上升时间小于50 μs,满足相关应用要求。  
      关键词:直流光纤电流互感器;阶跃响应;渡越时间;前向通道增益;滤波器阶数;通讯延迟   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于带电颗粒动态积污的绝缘子电场分布研究

      李成学, 吕邦欢
      2024, 60(5): 147-155. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.019
      摘要:为了研究带电污秽颗粒对绝缘子表面积污、电场分布的影响及空气域电晕放电现象,以FXBW-35/70绝缘子为研究对象,采用多物理场耦合有限元软件Comsol Multiphysics搭建了AC-DC、湍流、带电颗粒相互作用及颗粒运动的耦合风洞模型,进行了带电颗粒对绝缘子表面积污、电场和空气域电晕放电分布研究。结果表明:风速越大,迎风区积污速度快于其他区面;粒径增大时,迎风面积污严重,背风区积污很小,侧风区基本无变化;染污中迎风区伞裙表面的电位和电场畸变最为严重,背风区次之,染污后伞裙表面电位、电场有所缓和,迎风区较背风区严重;染污中,靠近高压端和低压端的一大一小伞裙周围空气域存在电晕放电风险,且在靠近高、低压端第一片大伞裙会发生电晕放电;染污后,靠近低压端的大伞裙根部1 mm范围、靠近高压端的整个大伞裙周围和小伞裙根部存在电晕放电风险。  
      关键词:绝缘子;带电颗粒;Comsol Multiphysics;电场分布;电晕放电   
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      更新时间:2025-04-26
    • 计及电缆绝缘不均匀老化的接地电流相位角特性研究

      刘刚, 王秀茹, 邱冬, 王德, 鲍诗杰, 张东东
      2024, 60(5): 156-163. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.020
      摘要:交联聚乙烯(XLPE)电力电缆广泛应用于配电网和输电网,但它们在持续的电应力下遭受长期的老化退化,电缆老化容易造成绝缘击穿事故。为了提升电缆绝缘老化状态的在线评估技术,基于PSCAD建立了计及电缆绝缘不均匀老化的三芯管型电缆接地电流相位角计算模型,通过快速傅里叶变换FFT变化得到单相不均匀老化、双相不均匀老化、三相均匀老化3类情况的接电线电流相位角特性。结果表明:相比于钢铠接地线电流,屏蔽线电流相角对于老化特性的反应更为灵敏;对于单相老化,介电常数由2增加为5,屏蔽线电流相位角从-51.01°递增为-50.6°;对于双相老化,随老化程度增加,相位角增幅逐渐增大;对于三相均匀老化,相比于正常电缆的屏蔽线电流相角增值为0.24°,同时相比于介电常数同为2.8的单相老化与双相老化的屏蔽线电流相角增值为最大(单相老化为0.15°、双相老化为0.17°);通过屏蔽线电流相位幅值,不仅可以判断电缆绝缘是否老化,还可区分老化相别与老化程度。本研究结果可为通过地线电流相位角评估电缆绝缘老化等级提供重要理论依据。  
      关键词:三芯电缆;绝缘老化;介电常数;接地电流相位角   
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      更新时间:2025-04-26
    • 充油电缆终端用PIB与SR/EP的相容性研究

      魏亚军, 张雨利, 邱雨, 许磊, 于永进, 李长云
      2024, 60(5): 164-170. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.021
      摘要:高压充油电缆终端中既有硅橡胶(SR)、三元乙丙橡胶(EP)和绝缘自粘带等固体介质,也有二甲基硅油或聚异丁烯(PIB)等液体介质,液固介质的相容性直接关系到高压充油电缆终端的绝缘性能的稳定性以及工作的可靠性。文中首先在120 ℃下开展了168 h的PIB与SR和EP的相容性试验,接着测量了液固介质的理化性能与电气性能指标,根据不同老化时间下液固介质,以及相同老化时间下不同液固介质组合之间理化和电气性能的变化特征,并结合电介质性能指标的物理含义,综合比较后得到PIB和SR的相容性优于PIB与EP的相容性。为明确PIB与SR和EP的相容性机理,文中进一步采用Materials Studio软件,构建了液固介质的分子模型及界面结构,利用分子动力学获得了不同温度下PIB-SR界面和PIB-EP界面的焓值;计算表明,在温度由363 K升高到393 K时,PIB-EP界面的焓变小于0,有溶解趋势,而PIB-SR界面的焓变值大于0,因此,PIB-SR界面较PIB-EP界面更具稳定性。文中结论可为高压充油电缆中液固介质的选择提供理论依据。  
      关键词:聚异丁烯;相容性试验;硅橡胶;三元乙丙橡胶;电缆终端   
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      更新时间:2025-04-26
    • 脉冲激励下介质阻挡放电负载的特性研究

      方文睿, 唐雄民, 江天鸿, 李仲涛
      2024, 60(5): 171-178. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.022
      摘要:脉冲激励能大幅度提升介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)负载的放电效率。针对传统的实验研究由于受到实验环境和材料等的限制,无法对脉冲激励下介质阻挡放电的放电特性进行更细致的研究的现状。文中以电压型脉冲激励下填充气体为氩气(Ar)的DBD型负载为研究对象,通过构建DBD负载的一维流体模型对该模型的放电曲线以及在不同脉冲参数和介质层参数的条件下DBD的放电特性进行研究。结果表明:DBD负载在一个周期内产生两次极性相反的放电,第一次放电强度比第二次放电强度要高。此外,通过对放电过程的电气量的时空特征研究得出,可以通过提高脉冲电压的幅值、缩短脉冲升降沿时间、选择相对介电常数高的材料以及减少介质层厚度的方法来提高DBD负载的性能。  
      关键词:介质阻挡放电;脉冲电压;数值模拟;特性分析   
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      更新时间:2025-04-26
    • 高压直流换流阀无源宽频等效电路模型的建模

      任军辉, 张艳梅, 李小鹏, 马西奎
      2024, 60(5): 179-188. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.023
      摘要:作为高压直流换流站中的关键设备之一,换流阀的宽频特性是一个颇受人们关注的问题。文中以晶闸管换流阀为对象,建立换流阀的无源宽频等效电路模型。采用矢量匹配法对晶闸管、均压电容器和阻容回路的频率阻抗特性进行有理函数逼近,得到极点—留数形式的有理多项式;利用网络综合原理将有理多项式分解和综合,得到宽频有源电路网络。依据端口无源的条件使用序列二次规划法进行端口无源优化,并使用全局优化算法进行严格无源优化,得到换流阀的无源宽频等效电路模型。  
      关键词:换流阀;宽频等效电路模型;矢量匹配法   
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      更新时间:2025-04-26
    • SF6气氛下聚四氟乙烯的热解研究

      杨韧, 郭萌, 杨景慧, 汪金星, 张晓, 张伟强
      2024, 60(5): 189-193. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.024
      摘要:SF6设备内局部过热故障会产生全氟碳烃类特征分解产物。为了探明氟碳烃分解产物与PTFE热分解劣化过程的内在联系,本研究采用同步差示扫描量热/热重/色谱联用技术,构建可追踪到氟碳烃分解产物的六氟化硫热分解反应模型。系统地将热解升温速率/分解温度/分解产物体积分数条件与实验确定的特征分解产物/绝缘材料侵蚀联系起来,阐明了500~600 ℃温度区间SF6-PTFE热分解形成六氟乙烷、八氟丙烷的化学反应历程。该结果可直接应用于局部过热故障造成的断路器喷口侵蚀进行定性定量检测,相关氟化分解反应为喷口故障精准分析提供实验和理论依据。  
      关键词:聚四氟乙烯;热分解;SF6分解产物;喷口侵蚀   
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      更新时间:2025-04-26
    • 基于YOLOv6的输电线路电力部件识别及缺陷检测算法研究

      游越, 伊力哈木 ·亚尔买买提, 吐松江 ·卡日
      2024, 60(5): 194-205. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.025
      摘要:在输电线路巡检中,关键电力部件经常会出现锈蚀、脱落等缺陷,从而造成误检、漏检问题,导致人力成本大大增加。文中针对此类问题,提出一种基于YOLOv6的改进算法,主要在neck部分增加了RepFPN结构,额外的增加了一个自底向上的路径聚合网络,从而增强输出特征的表达能力,提升模型性能,然而增加了计算成本。为了降低计算量,增加了RepVGG结构,它有着类似残差的结构,拥有丰富的梯度信息,经实验数据表明,当使用3个RepVGG结构替代C3层时,会提升1~2点精度;同时将ConvBNAct的算子进行融合后,只需要采用一个Conv+inplace activation就可以完成原有的3次Op计算,绝大多数情况下还能得到一致的数值结果,缓解了上述改进增加计算量的问题。实验表明,改进后的模型mAP_0.5:0.95提高了12%,精确度提高了3.9%,各项loss值显著降低,同时很好地检测出了电力部件各种缺陷以及输电线路上的异物。  
      关键词:输电线路巡检;缺陷检测;YOLOv6;RepVGG;ConvBNAct   
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      更新时间:2025-04-26

      技术讨论

    • 新型变电站高压开关柜漏电火灾在线监测算法

      戴强, 马顺青, 冶海平, 李寿, 孙士升, 王伟
      2024, 60(5): 206-213. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.026
      摘要:新型变电站高压开关柜漏电火灾在线监测算法在监测的过程中存在漏电数据收集失误现象,火灾信息评估的完整程度较低,在监测的同时需调整算法机制,导致预警不及时,监测的精度较低。针对该问题,对新型变电站高压开关柜漏电火灾进行在线监测,首先针对开关柜漏电情况收集漏电数据,根据剩余电流判断漏电信息,及时捕捉精准的漏电区域数据,利用D-S证据理论融合算法对获取的漏电数据发生火灾的情况进行在线监测,构建识别框架并提取相似函数,判断达到火灾时的温度阈值,完成整体监测研究。根据分析的结果可知,该在线监测方法具有较强的监测及预警精度,在相同的条件下,火灾信号温度采集差值为1 ℃,系统整体虚警率为0.001%,剩余电流为310 mA,能够有效监测漏电信息及火灾发生情况,表明该方法具有较强的监测能力。  
      关键词:变电站高压开关柜;开关柜漏电;漏电火灾;火灾在线监测;监测算法   
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      更新时间:2025-04-26
    • 40.5 kV开关柜母线套管受潮后绝缘性能试验研究

      张威, 文雅钦, 吴传奇, 李劲彬, 李卫东, 张进
      2024, 60(5): 214-219. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.027
      摘要:开关柜绝缘件在湿热环境中长时间运行易出现受潮使绝缘性能下降,进而导致柜内出现局部放电和闪络故障,严重影响设备的稳定运行。文中针对一起典型的40.5 kV开关柜母线套管受潮后局部放电故障,对受损程度不同的母线套管开展绝缘性能试验研究,比较了绝缘件烘烤试验前后的电气性能和材料性能。试验结果表明:局部放电量、绝缘电阻、玻璃化转变温度均能反映套管的受潮程度,该套管烘干后的绝缘电阻由MΩ量级增至100 GΩ量级,局部放电量显著降低,材料的玻璃化转变温度降低,且不同试样因受潮的程度增加而增大;放电烧损的套管其绝缘性能受损,局部放电量已不能反映受潮程度,但绝缘电阻、玻璃化转变温度能反映其受潮程度。该结果可以为开关柜绝缘件受潮故障分析和诊断提供支撑,进一步证明了开关柜除湿、局部放电检测对提高开关柜运行可靠的重要性。  
      关键词:开关柜;母线套管;受潮;局部放电;玻璃化转变温度   
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      更新时间:2025-04-26
    • 李龙江, 白杨, 张文凯, 张艳晓
      2024, 60(5): 220-228. DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2024.05.028
      摘要:针对现有一二次融合柱上断路器负载侧或电源侧单侧配置电子式电压传感器(electronic voltage transformer,EVT)后断口工频电压试验时,壳体对地电位过高造成柱上断路器破坏性放电的问题,文中对配置EVT的柱上断路器断口绝缘性能进行研究。文中首先对柱上断路器断口耐压试验时壳体对地放电问题进行了电容分布理论分析,并给出配置不同容值制作的EVT的柱上断路器在断口耐压试验时壳体与地之间的电压值。其次给出了现有国网标准化方案一二次融合柱上断路器的理论设计依据,同时指出电源侧配置EVT的一二次融合柱上断路器的绝缘设计裕度,得出在满足开关性能及EVT准确度要求的前提下,EVT高压臂尽量采用电容容值低的电容降低壳体对地电压。最后提出在现有试验方式下一种负载侧和电源侧均配置EVT的一二次融合型柱上断路器新型结构形式,并给出试验结果。分析及试验结果证明,该结构的柱上断路器断口耐压试验时,壳体对地电压小于GB/T 11022—2020规定的相对地电压42 kV,避免了断口耐压试验时壳体与地击穿的现象,并已在工程中得到广泛的应用。  
      关键词:电容分布;柱上断路器;断口绝缘   
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      更新时间:2025-04-26
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