雷电发展对高速铁路周围电场分布影响的研究

雷害是影响高速铁路安全稳定运行的关键因素之一,研究雷电先导作用下高速铁路周围电场的变化规律对于高速铁路雷击机理的阐明具有重要意义。文中结合先导法建立了高速铁路三维雷击仿真模型;通过调整导体携带电荷量、高度及侧面距离,来模拟不同雷电流幅值以及先导空间位置对高速铁路周围电场分布的影响;并对比分析了高架区段和路基区段高速铁路周围场强分布情况。研究发现,在雷电流幅值为数千安时,高速铁路周围仍有上行先导产生,因此认为在雷击计算中,雷电流较小情况仍需考虑上行先导;随着雷电流幅值、下行先导空间位置的变化,避雷线总是比其他导线更容易产生上行先导;高架区段接触网场强值约为路基区段的1.4倍,因此高速铁路雷电防护的防雷设计施工要求高架区段应高于路基区段。     

雷击接触网高速列车车体过电压仿真分析

接触网沿线架设,因距地面较高而易遭受雷击,可能引发动车组事故,给车载电气设备的安全运行带来威胁,因此有必要对雷击接触网时的车体过电压进行分析。文中基于高速列车电路结构,利用Pspice软件建立了一个雷击接触网时动车组车体过电压分析模型,并定量分析了直接接地方式和电阻器并联电容接地方式对车体过电压的影响。仿真结果表明:避雷器动作,雷电流主要经车体分流,导致车体电位大幅上升,受电弓所在的3、6号车体过电压幅值最大,分别约为5.07、4.90 kV;电阻器并联电容接地方式和直接接地方式均能有效抑制各车体过电压,当并联电容大于1.5 m F时,二者对过电压幅值抑制程度基本一致,3、6车过电压幅值均降为1.90 kV,相比原接地方式分别降低了62.23%、61.4%,但是在电阻器并联电容接地方式下,各车体过电压波形更为平缓。以上结论为进一步研究雷击过电压提供了理论基础。     

潮湿环境下车顶绝缘子电场分布研究及优化策略

潮湿天气环境中,凝集在车顶绝缘子表面的水珠会畸变电场,引发电晕放电,影响列车运行安全。文中针对车顶受电弓支撑绝缘子建立有限元仿真模型,分析了水滴位置、大小、数量等参数对绝缘子沿面电场的影响,并将常用于高电压等级输电线路中的均压环配置原理运用到电压等级较低的车顶绝缘子中,以抑制水珠诱发的电晕放电。结论表明:护套与伞裙连接处水珠对电场畸变最严重;伞裙上半径r=2 mm的水珠对电场畸变影响最严重;水珠间距越大,沿面平均场强越小。确定了均压环环径R=85 mm,管径d=24 mm,屏蔽深度H=50 mm的均压环最佳配置方案。     

基于回复电压法的变压器绝缘纸水分及绝缘状态研究

变压器绝缘纸中水分会加速油纸绝缘的老化,缩短变压器寿命,因此,准确诊断变压器绝缘纸老化状态以及水分含量对变压器安全运行具有重要意义。文中通过测试分析不同水分、不同聚合度的绝缘油纸回复电压曲线,研究发现当绝缘纸处于低水分含量状态(0.5%≤Mp<3%)时,回复电压参数随水分含量改变变化较快,当绝缘纸处于高水分含量状态(3%≤Mp≤5%)时,回复电压4个参数值基本保持稳定。回复电压最大值、初始斜率随绝缘纸水分含量呈负指数规律增长,而中心时间常数和回复电压半衰期呈负指数规律减小,4个参数随水分改变的变化幅度均随绝缘纸聚合度线性变化,通过数据拟合得到回复电压特征参量与绝缘纸聚合度、水分含量的表达式。回复电压半衰期与绝缘纸水分含量及老化状态关系密切,能作为反映固体绝缘纸微水含量和聚合度的有效特征参量。     

轴对称结构非接触供电动态特性研究

采用仿真分析与实验验证相结合的方法研究了旋转状态下非接触传能系统的性能。利用两谐振线圈的电磁耦合,从理论上建立等效电路模型进行阻抗匹配。利用有限元分析软件,建立了三维仿真模型,研究了不同旋转速度下,轴向间距、径向偏移以及倾斜角度对非接触能量传输系统性能的影响规律。同时利用搭建的实验平台进行稳态验证,与仿真结果对比,表明有限元仿真模型的有效性和准确性。最后,利用经过检验的仿真模型,研究了系统的瞬态特性以及磁场分布,证实改变旋转速度几乎不影响系统的传输功率,这为非接触传能技术应用于电机无刷励磁等旋转装置提供了有益的参考。     

毛细吸水作用对水泥砂浆电阻率的影响研究

采用四电极法测定了水泥砂浆电阻率随毛细吸水时间的变化,并分析了水灰比、聚合物乳液、引气剂对其变化的影响.研究表明:随毛细吸水时间的增加,水泥砂浆电阻率先缓慢降低,随后迅速下降,最后保持稳定;毛细吸水可使水泥砂浆电阻率降低70%以上,这可能与吸水后砂浆内部形成的孔隙导电通道有关;增大水灰比和掺入引气剂均可大幅度提高干燥条件下砂浆的电阻率,且对吸水状态下砂浆的电阻率也有一定提高作用,但对吸水后砂浆的电阻率影响不大;6%聚合物乳液掺量(聚合物的固含量占水泥质量的百分数)不仅可提高干燥条件下的砂浆电阻率,也可提高吸水后的砂浆电阻率(提高4倍左右,且保持在360Ω·m以上),原因可能与水灰比、聚合物乳液、引气剂对砂浆毛细孔隙结构的影响有关.     

基于线性判别分析和分步机器学习的变压器故障诊断

为了改善当前变压器故障诊断在特征量选取和使用单一诊断模型进行故障诊断上的不足,提高变压器故障诊断的准确率和效率,提出基于线性判别分析（LDA）的特征选取方法,建立基于分步机器学习的诊断模型. 该模型选取16组油中溶解气体体积分数比值的多特征参数,运用线性判别分析对参数进行降维作为输入特征向量;运用概率神经网络对变压器故障做出初步诊断,区分出易混淆故障;使用基于灰狼群算法优化的支持向量机对易混淆故障做进一步的区分. 最终实验诊断准确率为97.27%,诊断时间为4.87 s. 与单一机器学习模型相比,所提出的模型不仅具有更高的准确率,还具有更高的效率. 实例分析表明,本研究方法能有效弥补单一机器学习的缺陷,为故障样本有限情况下的电力变压器故障诊断提供参考.     

基于CRC校验的无地线线束检测仪的方案设计

介绍了无地线线束检测仪的基本结构。针对大量断路与短路情况设计了相应电路，解决了由此情况导致的线路过流问题。针对实际应用中电磁干扰导致的信号出错问题，采用CRC校验保证了数据的正确性。该检测仪简化了线束检测过程，保证了检测的正确性。     

基于输入导纳模型的AC-DC变换器输出电流二倍工频纹波的抑制

采用高功率因数(Power Factor, PF)的AC-DC变换器通常在二倍工频处具有显著的输出电流纹波。为了抑制这种低频输出电流纹波并保持高功率因数，可将并联补偿电路(Parallel Compensation Circuit, PCC)的输入侧与功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)变换器的输出侧并联。建立PCC的输入导纳模型，提出一种基于虚拟导纳的输入电压前馈(Voltage Feedforward, VFF)策略，实现对PCC输入导纳的整形，从而有效抑制AC-DC变换器的输出电流二倍工频纹波，最后通过仿真验证了分析结果。