断路器合闸电阻运行可靠性分析及故障诊断技术研究

合闸电阻作为断路器合闸过程中合闸涌流、操作过电压抑制的重要部件,主要应用在800 kV及以上电压等级输电线路与换流变电站交流滤波器场,其特殊的应用环境导致其故障率较均压电容、支撑绝缘件等其他电气部件高。然而,在合闸电阻日常运维与故障诊断过程中,无相应的标准与系统的方法对其是否存在缺陷以及故障后的故障原因进行分析。本文首先对合闸电阻特性参数与工作原理进行介绍,之后对串联结构断路器与并联结构断路器分别进行运行可靠性与故障诊断技术研究。提出了动态电阻拟合、声振信号检测、绝缘性能测试、热容量测试等断路器运行过程中合闸电阻状态监测方法,以及基于ICP的合闸电阻堆拼接、应力特性分析、电场仿真等合闸电阻故障诊断方法,最后通过设备解体验证了所提方法在合闸电阻运行状态检测过程中的可行性。     

基于近端电场积分法的耦合误差分析研究

近年来,非侵入式电压测量因具备安全性高、便于安装和维护等优势而受到国内外电力工作者们的青睐,但以电场为中间量反演电压的过程中,电场存在串扰问题。为此,对一种新的电场反演方法进行电场耦合误差分析。首先,通过探究10 kV架空线路空间电场分布情况,提出近端电场积分方法;其次,利用三相电场耦合计算模型,对10 kV架空线路三相电场之间的串扰进行误差分析;最后,通过Comsol有限元软件搭建10 kV三相输电线路仿真模型,获取其电场分布并进行验证。结果表明：三相导体下方电场强度均主要来自待测相,传感器距离待测导体0.03 m、0.05 m和0.07 m时,其他相的耦合分量非常小,其占比小于1.5%,基本可忽略不计。仿真结果与理论计算结果相一致,两者之间的误差控制在0.2%以下,因此,通过调整传感器的安装部署位置,近端电场积分法对不同电压等级均有适用性。本文的研究成果可为非侵入式电压在线监测装置的研发提供理论指导。     

发电机有功电度表计量误差的原因分析及对策

针对发电机有功功率电度表计量存在较大误差问题,结合公司实际,对有可能产生误差的原因进行分析,并提出了解决的对策。     

单轴压缩下混凝土的能量演化规律

为研究混凝土在破坏过程中的能量演化规律,对混凝土试件在不同侧应力(0,0.1f_c,0.3f_c,0.5f_c)、不同应变速率(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下进行循环加-卸载试验,得到单轴压缩下输入总能量、弹性能和耗散能随应变增长的演化和分配规律。试验结果表明:在整个加载阶段,应变速率为10^-5/s及10^-4/s时,混凝土输入总能量、弹性能、耗散能都随应变的增大而先增大后减小;应变速率为10^-3/s及10^-2/s时,混凝土输入总能量、弹性能、耗散能都随应变的增加而逐渐增加;在相同侧应力下,应变速率增大,混凝土在破坏时积聚的能量和混凝土的储能会增加;混凝土达到储能极限时弹性能比例最小为30%,而最大为58%;在应变速率相同时,混凝土的储能极限随着侧应力的增大而增大,侧应力会抑制裂缝的发展;在侧应力为(0.1,0.3)f_c时,混凝土的弹性能密度随侧应力增大呈线性增大。研究成果有助于研究人员了解混凝土的破坏过程。     

基于不同破坏准则的混凝土冻融双轴受压破坏模型研究

为研究不同冻融循环次数加载下混凝土的力学性能,利用大型多功能液压伺服三轴仪对双向应力状态下不同冻融次数(0、20、40次)和不同侧压力(0、0. 06fc、0. 12fc、0. 18fc、0. 24fc)的混凝土进行了静态(应变速率10-5/s)压缩试验,建立了基于Ottosen准则、Bresler-Pister准则以及Kupfer-Gerstle准则的混凝土冻融双轴受压破坏模型。通过分析发现,基于Ottosen准则、Bresler-Pister准则和Kupfer-Gerstle准则所建模型均能很好地反映侧压力在0～0. 24fc范围内的混凝土双轴受压破坏规律,基于改进Kupfer-Gerstle准则建立的混凝土冻融受压破坏模型计算精度更高,且适用于单轴和双轴受压破坏的模拟。     

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大, 侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。     

SF6断路器模拟烧蚀过程中气体分解产物特性研究

SF₆断路器灭弧室中的SF₆、微水微氧及固体绝缘材料在电弧作用下会分解重组,生成新的组分气体。为研究SF₆断路器完整电寿命周期内,开断电流后各气体分解产物体积分数的变化规律,搭建了断路器全寿命模拟烧蚀试验平台,进行了69次烧蚀试验,测量了烧蚀过程中的电压电流参数和各气体分解产物体积分数。结果表明：SOF₂、CF₄、SO₂为主要产物,SO₂F₂、SOF₄体积分数较低,H₂S不能稳定检出;SOF₂、CF₄、SO₂、SO₂F₂体积分数均随烧蚀次数增加而增加。主要产物中,SOF₂和SO₂的生成量与电弧能量呈线性关系;CF₄生成量与电弧能量之间没有明显规律,其原因可能在于电弧对于固体绝缘材料的烧蚀具有随机性...     

围压水作用下混凝土孔隙水压力的数值模拟研究

基于不同水压下混凝土的内部孔隙水压力试验数据,采用ANSYS有限元分析软件,进行了围压水作用下混凝土孔隙水压力变化瞬态反演模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:混凝土内部孔隙水压力的变化过程与试验所得变化过程基本一致。说明所建瞬态分析反演数学模型能够用来对围压水作用下混凝土的渗透系数进行反演计算,并且所得到的结果能够与试验结果较好的吻合,具有一定的可靠性。     

冻融循环对混凝土静态双轴受压力学特性的影响

对不同冻融劣化程度的混凝土进行了不同侧压(0、0.06f_c、0.12f_c、0.18f_c、0.24f_c,其中f_c为单轴抗压强度)下的静态(应变速率10~(-5)/s)单双轴压缩试验,分析了冻融次数和侧压力大小对混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响。结果表明,混凝土的单轴和双轴抗压强度均随冻融次数的增加而减小;冻融次数越多,混凝土峰值应力随侧压的增加,其增幅越大;混凝土单轴受压时的峰值应变随冻融次数的增加而增大;相同冻融次数的混凝土,其峰值应变随侧压的增加呈先增大后减小的趋势,冻融次数越多,峰值应变的拐点所对应的侧压越小,侧压对混凝土峰值应变的敏感性受冻融次数的影响越显著;混凝土的弹性模量随冻融次数的增加逐渐减小;混凝土未冻融时,弹性模量随侧压的增加而增大,而冻融劣化的弹性模量随侧压的增加无明显改变。     

压剪共同作用下混凝土的动态力学性能研究

为了研究混凝土在压剪复合状态下的动态力学性能,采用大型多功能动静力三轴仪进行了5种不同应变速率和5种不同法向应力下的压剪复合受力状态的剪切试验。分析其剪切强度变化规律,构建了基于八面体应力空间二次形式破环准则,转换为正应力与剪应力表示的压剪破环准则形式。结果表明,随着应变速率增加,混凝土的抗剪强度呈增大趋势,而随法向应力的增加,混凝土抗剪强度则呈现出先增大后减小的趋势;基于八面体应力空间二次形式破环准则,建立了考虑速率效应的混凝土压剪破环准则,通过试验数据对比得出该破环准则与试验数据吻合较好。