脉冲作用下Tesla变压器绕组形变故障机理

Tesla变压器在高功率脉冲电源中占有重要地位,其次级绕组是机械故障损坏的主要部位.为了研究次级绕组充电过程中所受动态电磁力以及绕组机械故障机理,建立了有限元模型与集总电路相结合的绕组受力仿真模型.先使用COMSOL有限元分析软件提取Tesla变压器的分布参数,构建求解集总参数电路得到次级线圈的电位电流分布,然后将电流分布赋给有限元模型中的次级线圈作为磁场场源,计算磁场以及电磁力分布.仿真结果验证了平行于锥形线圈母线上的电磁力分量是引起绕组线圈错位的主要原因,且错位力的分布集中在两端,垂直于线圈母线上的压紧力有抵抗绕组变形的能力,在同样卷绕力下大径端的压紧力最小,是整个绕组受力的薄弱点,与实际统计结果大径端处故障频率高一致.在Tesla变压器的设计中应着重考虑加强次级绕组大径端处的机械强度.     

基于软打分机制——多模态融合的真实开关柜局部放电模式识别方法

局部放电类型与开关柜早期绝缘劣化程度密切相关,准确识别开关柜局部放电类型是改善开关柜运行状态,保障电网安全的重要手段。文中设计了真实开关柜中易产生的尖端放电、悬浮电位放电、强垂直分量沿面和弱垂直分量沿面放电4种局部放电类型。利用特高频传感器、暂态地电波传感器、超声传感器和高频电流线圈对开关柜的局部放电进行多模态融合检测,分析了同一缺陷下不同传感器的检测灵敏度以及不同缺陷类型的谱图特性。提取谱图的放电密度分布特征参量为正负峰值差Dpn、边沿积分差值Dei、前端均值差Dav、前端放电数占比Pfd和相位横向跨度Tr。提取谱图的轮廓特征参量为与缺陷标准轮廓的相关系数r。将所提取的特征参量融合得到表征开关柜局部放电模式的新特征体系,并提出了一种基于软打分机制的开关柜局部放电模式识别方法。该方法解决了传统识别方法谱图特征单一、识别准确率低、识别类型不精准的问题,为开关柜设备的在线监测和故障诊断提供了理论依据。     

直流电源系统中直流电弧特性及其检测方法研究

直流电源系统中因绝缘缺陷、接头松动引发的直流串联电弧,不易熄灭且难以检测,容易引发火灾、爆炸等安全事故,因此对直流电弧电气特性进行研究并提出有效的检测方法意义重大。笔者利用步进电机拖动电极分离模拟直流串联电弧,建立了模拟串联直流电弧试验平台。同时,提取了电弧电压和电流波形,在此基础上得到了串联直流电弧的伏安特性曲线。通过改变极间距离、电极形状、电极移动速度等因素研究了直流电弧产生和发展过程中电弧电流的变化规律。对电弧电流进行频域分析表明电弧电流的高频分量主要集中在10~200 k Hz的频率范围内。通过分析电源电压输出波形在相应时间窗内的脉冲特性,初步提出了一种基于电源电压输出突变的故障电弧的检测方案,为直流电弧特性及检测方法研究奠定了重要基础。     

电缆线圈功率损耗的数值计算

本文建立了由交联聚乙烯（XLPE）电缆绕制成线圈的有限元模型，对线圈在有或无附设钢板时电缆线圈的功率损耗进行了计算，得到了该线圈的交流等效电阻及其与电源频率、钢板特性参数等的关系，为以固体绝缘为基础和电力设备研究打下了基础。     

利用振动法进行变压器在线监测的应用研究

介绍了用振动法在线监测变压器绕组、铁心和有载分接开关的应用状况,研究了应用该方法的原理、测量方案以及判据,说明了振动法是一种切实可行的方法.     

变压器绕组温度场的二维数值计算

分析变压器绕组的热源和散热条件 ,应用传热学和流体力学的原理建立其温度场和绝缘油流场的有限元方程 ,并确定了边界条件。得到绕组温度场和绝缘油流场的分布 ,并与实测温度值进行了比较 ,误差均在 1K范围内 ,证明了此方法的正确性。     

电缆变压器绕组温升的数学估计

通过有限元数值计算 ,研究了外界因素变化对电缆变压器的绕组温升 (包括最高温升和平均温升 )的影响 ,并得到了相应的拟合曲线。通过最小二乘线性回归提出绕组温升的数学估计。     

干式空心电抗器噪声等效电流测试方法研究

直流输电工程中用的干式空心电抗器,体积大,容量大,很难找到噪声测试用的谐波电源,为找到可行的等效测试方法,本文对相关标准中的干式空心电抗器的噪声测试法的等效电流法和等比例降电流法进行了实验验证。等效电流测试法是通过对同时施加多个不同频率电流时空心电抗器内部的电磁力进行分解,而分解出的任一频率电磁力分量可以等效为一个相应的单频率电流作用下的电磁力。在试验中,单独施加上述的各个等效单频电流,测得一组电抗器的平均声压级,再将这组平均声压级进行能量叠加,最终得到叠加后的电抗器单元平均声压级。通过试验对比发现,同时施加多谐波组合电流作用下电抗器的平均声压级与此组合电流的各个等效单频电流分别作用下的平均声压级叠加和近似相等,偏差小于1 d B(A)。等比例电流测试法是通过等比例减小多谐波组合电流的幅值进行试验,再用等比例声级计算公式计算出电抗器在原组合电流下的声功率,该测试法可降低对可编程多谐波电源容量的要求,当减小比例在70%以上时并具有良好的等效性。     

高压输电线路和变电站雷电防护的现状与发展

综述了国内外各种防雷研究成果:分析了架设避雷线、降低杆塔接地电阻、安装线路避雷器等常规输电线路防雷措施的特点及局限性,介绍了新型输电线路结构、防雷保护间隙、可控放电避雷针等输电线路防雷新技术;论述了变电站直击雷防护和进线段保护的具体措施,以及站内重要电气设备如变压器、断路器、电抗器等的防雷保护,探讨了变电站接地网的降阻技术。指出输电线路和变电站的防雷是一个综合性课题,在防雷工程实践中,根据技术经济比较设计最适宜的综合防雷保护方案,以及进一步研究和完善适合于特殊地理环境的防雷新技术是今后的两个主要研究方向。     

三相共箱式GIS局部放电超高频信号特征的研究

GIS在制造和装配过程中难免会留下一些潜伏缺陷,导致在运行中引起GIS内部局部放电。研制了一种超高频宽带振子天线——套筒天线传感器,并对其性能进行了仿真计算,结果表明可以用作局部放电检测的超高频传感器。为研究三相共箱式GIS中存在缺陷引起的局部放电超高频信号的特征,建立了6种典型缺陷模型来模拟局部放电故障,采用自建的局放检测系统测量得到了各种缺陷下GIS局部放电的宽频带特征,为三相共箱式GIS局部放电缺陷的监测和诊断奠定了良好的基础。