基于有限元仿真的土壤直埋电缆中间接头稳态载流量计算

在运行过程中,电力电缆中间接头的温度通常会比电缆本体高,基于电缆本体温升不超过90℃而计算得到的稳态载流量会造成中间接头的损坏。对于土壤直埋直流电缆接头,利用有限元仿真软件构建三维模型对温度和载流量计算准确度较高,同时为简化计算过程,利用二维轴对称模块建立了接头的平面结构,并旋转形成中间接头的三维模型。对土壤中电缆接头和本体的温度和稳态载流量进行仿真计算,由本体确定的载流量会使接头导体温度高于最大长期允许温度值,不利于电缆长期稳定运行。水分迁移使接头周围土壤热阻增大,采用回填沙土可在一定程度上提高中间接头的稳态载流量。     

110kV线路型金属氧化物避雷器的参数优化

通过数值计算 ,分析了 MOA电气参数、线路参数及模型对采用线路避雷器的 110 k V线路的耐雷水平的影响 ,包括雷电流波形、接地电阻、线路档距、避雷器额定电压及雷击线路的部位等 ,为线路避雷器电气参数的选择提供了依据     

基于第一性原理的表面氟化聚乙烯界面势垒特性研究

为了从分子层面解释表面氟化聚乙烯相比于聚乙烯空间电荷更少的原因,采用第一性原理对构建的表面氟化聚乙烯模型进行计算。探讨了分子模型的静电势能分布、范德华表面局部电子亲和能、态密度和核-壳模型的轨道分布及平面平均静电势能,从微观角度对聚乙烯表面氟化界面的电子结构进行了分析研究。结果表明:聚乙烯的最低未占轨道(LUMO)具有链间特性,而氟化层具有链中特性。随着轨道序号的上升,轨道分布在二者界面呈现出从氟化层的链上转移至聚乙烯链间的过渡特征。聚乙烯本体具有负的电子亲和能,而氟化层具有正的电子亲和能,聚乙烯和氟化层结构界面处会形成电子势垒,起到抑制电子注入的作用。     

特高压GIS局部放电超声波传播特性仿真

超声波法是一种非破坏性的电力设备局部放电检测方法,运用数值计算方法可以有效地分析超声波的声场特性。为明确特高压GIS局部放电超声波信号的传播特性,采用有限元计算方法仿真研究了特高压GIS不同位置发生局部放电时超声波信号的传播特性。按照某1 100 k V特高压GIS实际尺寸,建立了特高压GIS三维仿真模型,设置单极子声源分别位于GIS中心导体和盆式绝缘子处,布置多个超声波传感器位于GIS外壳不同位置用于接收局部放电产生的超声波信号。仿真得到了GIS壁面上接收的来自不同位置单极子声源产生的超声波声压分布图,以及传感器上超声波信号的时频域特性。分析了超声波信号不同传播路径之间的博弈过程,通过对比不同传感器接收到的超声波信号的先后顺序确定了单极子声源在不同位置时超声波信号的传播路径。仿真结果表明,当单极子声源位于中心导体远离盆式绝缘子时,超声波率先到达距离单极子声源直线距离最近的GIS外壳,然后向两侧传播;当单极子声源位于中心导体靠近盆式绝缘子或者单极子声源位于盆式绝缘子时,超声波将沿着盆式绝缘子传播至GIS外壳,然后向两侧传播。传感器接收到的超声波频谱主要集中在30~40 k Hz,在更高的频率范围内(60~80 k Hz),超声波信号迅速衰减。随着传感器到局放源距离的增加,超声波信号近似以指数规律衰减,在经过盆式绝缘子时,衰减更为严重。     

气体绝缘组合电器中局部放电特高频信号S参数特性仿真与实验研究

为了研究局部放电特高频信号在GIS中的传播和衰减变化特性,首先采用有限积分法对GIS中的S参数进行仿真研究,分别分析了经过不同数量盆式绝缘子后S参数的变化。同时,在实验室内搭建了一套252 k V GIS局部放电实验平台,利用多个内置传感器检测了不同位置处的局放特高频信号,求解S参数并将其与仿真结果进行比较,得出的实验结果与仿真的幅值和波形均相一致,从而验证了仿真结果的有效性。最后,使用矢量网络分析仪测量了不同结构下的S参数,并对仿真模型进行进一步地细化和改变,得到的矢量网络分析仪的实验结果和仿真结果较为一致,进一步证明了仿真结论的合理性。结果和结论表明了单个盆式绝缘子对于特高频信号的衰减程度可到-3 d B,绝缘子数量与衰减程度成正比关系。     

基于平面相交法的敞开式变电站多源局部放电定位方法

目前基于特高频(UHF)天线阵列的敞开式变电站局部放电(以下简称局放)检测与定位方法获得应用,但定位距离误差偏大,且未提供有效的多放电源时的定位方法。为此提出了基于平面相交法的敞开式变电站多源局放定位方法:采用插值互相关法计算天线信号之间的时差,对互相关函数进行插值以提高采集系统采样率较低时的时差精度;引入平面相交法求解时差方程,并统计获得多次局放信号定位结果中概率密度最高的位置,将其作为最终的定位结果。当存在多个放电源时,使用K均值算法对天线阵列的时差向量进行聚类,实现多源UHF信号的分离。之后,建立了变电站局放检测与定位实验系统,对前述算法的定位精度进行了测试。结果表明,对尺寸为4 m×2 m的菱形天线阵,当局放源与距离4 m的天线对的法线夹角45°且距天线阵列中心距离10 m时,定位误差均1 m,多数情况下20 cm;在存在多个放电源时,该方法的定位精度与单个放电源时接近。     

基于单端计算法的特高压交流工频参数精确计算

输电线路工频参数是线路过电压计算的基本参数,获取特高压交流同塔双回线路的参数对于指导工程运行极为必要。基于长线方程,提出了一种利用线路单端的电压、电流测量值精确计算特高压输电线路工频参数的方法。以榆横1000kV特高压输电线路为实例,使用该方法计算获得该线路的工频参数,并与常规粗算计算结果进行比较,结果表明该单端法在长线路工频参数计算中更为准确。最后在电磁暂态仿真平台(ATP)中进行仿真验证,说明该方法结果精确,适用于特高压输电线路的工频参数计算。     

直流电压下金属微粒对绝缘材料真空沿面耐电性能的影响

表面附着金属微粒是绝缘子发生沿面闪络的重要诱因,研究金属微粒对绝缘材料真空沿面耐电性能的影响对于真空电气设备的研发、生产以及运行等具有重要意义。为此采用对称平面压接电极结构,研究了直流电压下金属微粒尺寸及附着位置对聚四氟乙烯(PTFE)材料沿面闪络电压及表面电荷分布的影响。结果表明:在直流电压下,金属微粒会显著降低材料的闪络电压且粒径越大其降低程度越大,2 mm微粒可使闪络电压下降25%左右;在不同附着位置下,金属微粒靠近阴极时材料闪络电压最高,其次为靠近阳极,中间位置最低。综合分析认为,金属微粒畸变了其附近区域的局部电场,进而影响了材料表面的场致电子发射和SEEA过程,其对电场的畸变程度和畸变区域随微粒粒径和附着位置的不同而改变,因此导致材料的沿面闪络电压随微粒粒径增大而降低,同时因微粒附着位置不同而有所差异。     

切向电场主导下C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中环氧复合材料表面电荷积聚特性及机理研究北大核心CSCD

气固界面的电荷积聚问题是诱发沿面闪络的重要原因,而当前C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中电荷积聚特性的相关研究还不够充分。为研究C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中表面电荷积聚特性及机理,本文通过指型电极构建极不均匀电场,测量了环氧复合材料在C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中的表面电荷分布特性;进一步的,为理清表面电荷来源及迁移特性,测量了冲击电压下C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中材料表面电位,比较了附加背板电极前后的表面电荷分布。研究表明,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体与SF_(6)中表面电位分布形态相似,均表现为高压电极附近积聚大量同极性电荷,地电极附近积聚少量异极性电荷。随着C4F7N含量升高,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体抑制电荷积聚能力增强。表面电荷来源于气体电离和高压电极注入并且随着电场强度的改变,电荷来源也发生变化,切向电场促进了电荷沿表面向更大范围的迁移。该工作对于明确C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中表面电荷积聚特性及环保型绝缘气体的推广应用具有重要意义。