防覆冰电力机车车顶绝缘子伞裙的优化设计

每年的12月至次年2月是我国电力机车车顶绝缘子闪络事故的多发时间段,在车顶绝缘子闪络事故中,由于绝缘子覆冰而导致的闪络事故占很大比例。因此,研究电力机车车顶绝缘子的防覆冰技术和研制防覆冰车顶绝缘子具有重要的现实意义。为合理设计车顶绝缘子伞型结构,建立了车顶绝缘子外部三维两相粘性不可压湍流流场模型,通过数值模拟仿真的方法...     

动车组支柱绝缘子伞裙不同部位积污特性的仿真研究

为研究动车组支柱绝缘子伞裙不同部位积污特性,将动车组支柱绝缘子伞裙分为迎风面、背风面和侧风面,建立了积污特性的流场计算模型,以质量沉积率为表征积污特性的参数,分析了不同部位质量沉积率与污秽颗粒粒径、气流速度之间的关系,比较了不同部位质量沉积率的差异性。仿真结果表明:迎风面和侧风面质量沉积率随污秽颗粒粒径的增大而增大,背风面质量沉积率随污秽颗粒粒径的增大而减小;不同部位质量沉积率与气流速度的关系受污秽颗粒粒径的影响,当污秽颗粒的粒径大于10μm时,随着气流速度增大,迎风面和侧风面质量沉积率增大,背风面质量沉积率保持为0,在相同污秽颗粒粒径和气流速度条件下,迎风面质量沉积率大于侧风面,而当污秽颗粒的粒径小于10μm时无上述规律。     

伞裙结构对330kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

通过在人工气候室对设计的5种不同伞形结构的330 kV复合绝缘子进行大量的人工覆冰闪络试验,研究了伞形结构对复合绝缘子覆冰状态及50％覆冰闪络电压的影响.试验结果表明,相同覆冰程度下,不同伞型结构复合绝缘子的覆冰状态有明显的差异,优化复合绝缘子的伞形结构,合理布置大伞,可以使覆冰闪络电压提高50％.研制了330 kV防冰闪复合绝缘子,并在电力系统中大量使用,运行效果良好.     

绝缘子的覆冰及覆冰绝缘子的放电特性

介绍了覆冰对电力系统的危害及对绝缘子电气强度的影响。特别介绍了目前国内外对雨凇类覆冰绝缘子及其放电特性的研究状况，通过总结他们的研究成果，得出了几条重要结论。文中指出，影响覆冰绝缘子放电电压的主要因素是冰水电导率。当绝缘子被冰桥接且冰表面附有一层水膜时，绝缘子的放电电压最低。     

绝缘子的覆冰及覆冰绝缘子的放电特性

介绍了覆冰对电力系统的危害及对绝缘子电气强度的影响。特别介绍了目前国内外对雨凇类覆冰绝缘子及其放电特性的研究状况，通过总结他们的研究成果，得出了几条重要结论。文中指出，影响覆冰绝缘子放电电压的主要因素是冰水电导率．当绝缘子被冰桥接且冰表面附有一层水膜时，绝缘子的放电电压最低。     

高压复合支柱绝缘子外绝缘特性及防冰伞应用

复合支柱绝缘子伞裙为硅橡胶材料,由于其优异的绝缘性能,越来越多的应用于变电站及换流站内,而现有的复合支柱绝缘子的设计依托原有瓷支柱的试验结果,不具备经济性,需要开展复合支柱绝缘子的外绝缘特性研究,优化特高压站用复合支柱绝缘子伞形结构设计,提升外绝缘特性,降低工程造价。为此开展了4种伞形结构的复合支柱绝缘子人工污秽、覆冰、淋雨试验,并与瓷支柱的试验结果进行了对比。结果表明,复合支柱绝缘子在亲水性下的沿爬电距离的污闪电压梯度与瓷支柱的试验结果无明显差异,而在弱憎水性和憎水性完全恢复下的复合支柱绝缘子较瓷支柱分别提高24.3%～29.8%和58.9%～65.6%;在满足爬电距离要求的基础上,大小伞和一大两小伞均可作为推荐伞形。由于复合支柱绝缘子覆冰闪络电压较污秽、淋雨闪络电压低,设计了一种添加防冰伞裙的特高压复合支柱绝缘子,并开展了特高压支柱绝缘子原件及防冰伞试品人工污秽、覆冰试验,获得了特高压复合支柱绝缘子人工污秽闪络特性、覆冰闪络特性,优化后的特高压复合支柱绝缘子沿爬电距离的冰闪电压梯度可提高27.1%。     

伞裙结构对110 kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

输电线路覆冰引起的倒塔和绝缘子闪络事故严重威胁电力系统的安全运行,本文开展伞裙结构对110kV复合绝缘子交流覆冰特性影响的研究,建立110kV复合绝缘子覆冰及污秽共存状态下的电场计算模型,对其电场分布进行仿真计算,综合比较电场计算结果和覆冰闪络特性试验结果,提出能提高污秽覆冰复合绝缘子交流闪络电压的优化伞形结构,对覆冰区110kV输电线路复合绝缘子防冰闪改造有指导意义。     

覆冰地区交流输电线路复合绝缘子伞裙结构的电场分布优化

复合绝缘子在我国20多年的使用表明:与瓷和玻璃绝缘子相比,其防污闪性能优异,但防冰闪性能较差;伞裙结构是影响其冰闪电压的重要因素。基于此,模拟实际输电线路运行中的复合绝缘子覆冰情况,选取数种伞裙结构的35kV和110kV复合绝缘子进行了带运行电压覆冰试验。试验表明,同电压等级、不同伞裙结构的复合绝缘子其冰闪电压差别很大。根据试验数据进行了仿真计算,从电场角度分析了伞裙结构对冰闪电压的影响,计算结果与试验结果比较相符。最后,对该2种电压等级的绝缘子伞裙结构分别进行了优化。仿真分析表明,在相同覆冰条件下,优化后的绝缘子电场特性比优化前有了明显改善。     

光滑支柱绝缘子覆冰直流放电特性试验研究

在人工气候室模拟试验了覆冰光滑支柱绝缘子的直流放电特性。结果表明,有、无冰带其闪络电压UF差异较大,覆冰水电导率Γ和气压亦有较大影响,Γ越高UF越低;随着气压的下降,UF和临界闪络电流明显下降。     

重覆冰条件下防冰防雷绝缘子电场仿真与伞裙优化

为研究防冰防雷绝缘子在重覆冰条件下的电场分布特性,进而优化防冰防雷绝缘子的伞裙结构,缓解其在覆冰状态下的电场畸变,建立了220 k V防冰防雷绝缘子的有限元仿真模型,计算得到了不同伞裙结构的绝缘子在清洁和覆冰条件下的电场分布,根据仿真结果对伞裙结构进行了优化,并对比了伞裙优化前后防冰防雷绝缘子的电场分布特性。结果表明:清洁状态下,伞裙结构对绝缘子电场分布影响很小;覆冰状态下,超大伞裙数目为5时可以更加有效地缓解重度覆冰对空间电场产生的畸变。优化后的伞裙结构可以使绝缘子在覆冰条件下的空间电场畸变有所缓解,起到提高冰闪电压的作用。     

高速列车车顶高压设备电场仿真计算及金具结构优化

高速列车车顶高压设备易出现电晕放电甚至沿面闪络,而电场分布特性是影响放电的重要因素之一。笔者结合实际运行中的某高速列车车顶高压设备的设计方案,利用有限元方法仿真计算了其电场分布,得到并分析了车顶高压设备电场分布的规律及特点,并优化了部分场强过高的金具结构。结果表明,车顶高压设备电场分布无轴对称性且极不均匀,设备伞裙的最高场强位于伞裙与高压端金具连接的部位;部分金具表面场强超过起晕控制场强,可能引发电晕放电,经优化后的金具表面场强满足起晕控制场强的要求。     

高速列车车顶绝缘子均压环的优化设计

在大雾等潮湿环境中,空气中的水分子会附着在绝缘子表面并逐渐凝结成微小水珠,这些密集的小水珠会对绝缘子内部及周围电场产生畸变,在电场力等外力作用下这些大量的微小水珠渐渐形成的水带会进一步畸变电场,形成恶性循环。文中仿真结果表明,绝缘子表面出现分离水珠时,高压端金具与第一伞裙之间产生的电场强度足以引起表面水珠发生电晕放电,这会老化甚至灼蚀绝缘子表面材料,降低绝缘子安全运行的可靠性。针对这一情况,文中以CRH-380型电力动车组车顶受电弓支撑环氧树脂复合绝缘子为对象,运用有限元仿真软件,采取加装最优均压环的措施来改善绝缘子高压端的电场分布,当均压环R=125 mm、r=21 mm、H=44 mm时受电弓支撑绝缘子伞裙护套表面最大场强最小,为绝缘子均压环的最优配置。此时绝缘子伞裙护套表面最大场强为19.7 kV/cm,小于分离水珠电晕放电起始场强,达到预期目标。     

基于CFD仿真的冰箱风道系统优化

本文探讨通过CFD仿真的方法,对电冰箱的风道内部流场进行数值分析,从而找出冰箱风道及相关部件在设计中的不足之处,为优化及改进设计方案提供指导。通过优化分析及对相关的结构及部分参数进行调整,冰箱的整机的噪音降低3 dB。从实验的数据验证了仿真结果的正确性。本文探讨的数值仿真分析方法,可为产品开发之前的电冰箱技术方案的可行性分析提供依据,预知产品方案中的风险点,提前采取应对措施,从而可以缩短新产品开发周期,提高产品开发的可靠性,并降低新产品投资风险。     

基于数据不平衡下的高速列车小幅蛇行预测方法

高速列车行驶中所产生的蛇行运动会严重影响到列车的行驶安全,所以对蛇行运动进行预测可以做到提前预警。目前对于蛇行运动的研究主要为对蛇行失稳的预测,但列车运行过程中会出现正常到蛇行失稳的小幅蛇行中间状态,对小幅蛇行状态进行预测可以提前对蛇行失稳进行预警。为此,以高速列车转向架横向加速度信号为标准,针对高速列车蛇行运动数据的极端不平衡情形,提出了一种基于1D-CNN和CGAN的非平衡数据的预测方法。该方法首先利用CGAN的对抗性学习机制,通过生成器和鉴别器之间的博弈来优化更新参数。然后,将训练完备的CGAN模型用于生成样本,将增强后的数据送入1D-CNN分类器,并输出预测结果。在高速列车实际运行数据上进行实验,结果表明CGAN可以拟合高速列车蛇行故障运动的数据分布并增强数据集,且基于提出的方法预测精度为97.5%,大幅优于对比方法。因此基于CGAN-1DCNN的小幅蛇行预测方法可以在数据不平衡下对小幅蛇行的预测,实现对蛇行失稳的提前预警。     

具有开断效应的绝缘子雨凇防覆冰方法

输电线路覆冰灾害及其预防措施已成为一个迫切需要解决的问题。在输电线路及绝缘子防冰措施的研究中,利用表面材料对绝缘子表面进行修饰,使绝缘子表面具有发热、超疏水等特性,减缓甚至阻止过冷却水滴在绝缘子表面冻结的研究思路引起了许多学者的兴趣。基于电热型防冰涂料,提出了一种具有"开断效应"的绝缘子涂层防冰结构,即将半导体硅橡胶涂覆于绝缘子底部,绝缘子上表面不作涂覆,利用过冷却水滴与涂层形成的回路产生焦耳热进行防冰。在实验室中分别对洁净绝缘子和具有开断结构的涂层绝缘子进行了防冰对照试验,试验结果表明:具有开断结构的涂层绝缘子均具有较好的防冰效果,同时能够最大程度地减小能耗;应用具有"开断效应"半导体涂层的绝缘子防冰方法具有良好的实验室防冰效果,涂层的稳定性、耐候性以及配置方式将是以后研究工作的重点。     

过电压对高速列车车顶绝缘子沿面电场的影响

车顶绝缘子作为高速列车车顶的高压绝缘器件,不仅承受正常工况下牵引变电所输出的27.5 k V的单相工频交流电压,还会频繁的遭受过电压的冲击。过电压会影响车顶绝缘子表面的电场分布,当绝缘子受污或是表面产生干燥带时这种影响更加明显,这将对系统的安全运行产生严重的威胁。文中分析了分相过电压和雷电过电压对不同受污程度绝缘子的电位和电场分布的影响,得到:绝缘子沿面单点电场大小与过电压幅值成正比。清洁绝缘子沿面电场与过电压频率无关,对染污绝缘子无论其表面是否出现干燥带,谐波频率增大时电场分布的容性特征更明显,但不改变当污秽电导率变化时绝缘子表面纯阻性或纯容性时的电场分布。以上结论为深入研究过电压对绝缘子沿面电场的影响机理提供了理论基础。     

基于CFD模拟计算的SCR脱硝系统喷氨优化试验方法

提出了一种对脱硝系统进行计算流体力学（CFD）模拟计算、并引入示踪气体精准调节喷氨格栅阀门的方法。将SCR系统全尺度建模划分网格,对部分喷氨支管使用等量示踪气体替换原有烟气,数值模拟SCR反应器内气体湍流流动、多组分扩散,计算反应器出口断面各示踪气体的浓度分布,获得各喷氨支管喷出的氨气所对应的影响区域,精确指导试验人员调整每根喷氨支管的开度,调节喷氨流量,使反应器出口断面NO_x浓度均匀分布。以某1 000 MW机组塔式锅炉SCR入口烟道为实例进行验证,结果表明,该方法能够提高典型试验的效率和准确性,能有效指导现场喷氨优化试验。     

基于CFD模拟的SCR脱硝装置优化改造

为解决某600 MW机组SCR脱硝装置在运行中出现的催化剂层前墙区域烟气速度低、后墙区域烟气速度高的问题,通过对脱硝装置内部流场的数值模拟分析,结合现场冷态试验验证数值模拟的准确性,并提出了优化方案。结果表明合理设置导流板、调整整流格栅结构可优化内部流场,解决该问题。     

高速综合检测列车车顶高压设备绝缘配合设计

笔者主要论述了唐山轨道客车有限公司承担的时速400 km高速综合检测车项目车顶高压设备布局的设计原则、绝缘状况分析以及改进优化措施。经过线路运营考核,车顶高压设备布局方案满足线路运营条件要求,验证了布局方案的合理性和可靠性,为其他动车组车顶高压设备的布局方式提供了参考依据。     

基于有限元法的高速磁浮列车优化设计

采用电磁场有限元法对高速磁浮列车电磁铁进行了分析 :首先研究了定子和发电线圈槽对悬浮力的影响 ;其次分析了电磁铁的磁场分布 ,对电磁铁结构进行了优化设计 ,提高了承载能力 ;最后对定子与转子极距匹配进行了优化设计 ,减小了悬浮力和推进力的波动。为电磁铁的优化设计提供了重要的参考依据。