高效热光伏发电系统新型窄带超材料辐射器数值研究

肖克利-奎伊瑟（SQ）极限为常规半导体光伏器件的效率设置了上限。热光伏系统（由热源、光谱选择性辐射器和低禁带光伏电池组成）可以作为一种替代方案，以突破这一理论效率的限制。为提高热光伏系统的发电效率，基于超材料设计了一个多层十字架结构的辐射器，对其几何尺寸优化后，该辐射器展示出良好的窄带发射光谱。这既减少了光伏电池禁带以下的低能光子损失，又避免了高能光子被吸收后加剧晶格振动而造成热损失。将该辐射器用于热光伏系统可以实现与禁带能量为0.6 e V的In0.69Ga0.31As电池完美匹配。通过对该辐射器与光伏电池联用系统的详细理论计算得到：在1 117℃下可以实现发电效率突破SQ极限（41%）；并且随着辐射器温度升高，发电效率会进一步提高，在2 000 K时电池输出效率高达46.75%；此外，该窄带辐射器在0°～60°内具有良好的角度不敏感性以及极化不敏感性。     

离相气体绝缘母线温度场计算及其影响因素分析

离相气体绝缘母线的温升和散热性能是影响其工作稳定性的重要因素之一。笔者先通过涡流场计算得到导体及外壳的焦耳热损耗,然后将其作为体积热源,通过间接耦合方法再计算出母线温度场分布,进而与实验数据进行对比,验证温度场计算结果的正确性,最后分析环境温度、气体压强以及不同负荷电流对母线温度场分布的影响。所得出的结论对离相气体绝缘母线散热设计具有参考价值。     

微波天线主辐射器(天线振子)裂纹成因分析及防护

日本APC－20－2C数字微波通讯系统所用抛物面天线投运10年后，在河南省驻马店和顿房店等微波站相继出现天线主辐射器管子开裂漏气进水，导致天线失效事件。河南省电力试研所通过对失效天线主辐射器取样，进行了化学成份、金相组织、内外表面状况、表面裂纹的长度、走向和分布以及微观断口形态及成份试验等分析后认为：由于主辐射器长期承受多种因素引起的交变应力作用，管子外表面萌生了疲劳裂纹，保护漆开裂，腐蚀介质侵人裂缝形成腐蚀疲劳，致使管子裂穿；而固定主辐射器的钢丝上弹簧高度调节不当或未加装弹簧，在夏季因天线自身结构特…     

一种新型真空灭弧室的触头结构及其纵向磁场计算

介绍了一种新型真空灭弧室触头结构,并对其纵向磁场分布特性进行了计算,结果表明其纵向磁场较强且具有良好的分布特性,适用于开断大电流以及高电压等级的真空灭弧室中,并有利于断路器的小型化。     

城市轨道交通长线路杂散电流仿真模型

为准确高效的计算城市轨道交通长线路杂散电流,文中基于CDEGS软件提出一种长线路杂散电流仿真建模方法。该方法将线路中的纵向并联金属结构等效为一根纵向导体,有效减少模型纵向导体数量,降低模型导体分段节点总数,提高纵向导体对分段间距的适应能力,在满足工程需要的精度的前提下,提高长线路杂散电流分布仿真精度。同时,在相同线路长度及模型导体分段间距条件下,本文所提模型与传统四层导体结构杂散电流仿真模型相比,仿真结果相似度大于0.99,纵向导体分段节点总数减少约75%,仿真计算时间缩短98%,验证了模型有效性及其在仿真效率上的优势。最后根据深圳市某轨道交通线路拓扑结构,建立长线路杂散电流仿真模型,并分析了列车运行工况和轨道局部绝缘性能下降对杂散电流分布的影响。     

输电线路沿线暂态特性多步长计算方法的研究

本文研究了参数随频变化的输电线路暂态电压、电流沿线分布的多步长计算方法。该方法将线路沿线电压电流分布的计算安排在主网络每时步求解之后进行，并采用不同的时间步长，减少了计算时间，提高了计算精度。本文还通过实例对所开发的沿线分布计算程序进行了校验，结果表明该程序有较高的精度和较快的计算速度。     

非均匀分布纵磁控制真空电弧分布的初步研究

与传统的纵向磁场与真空电弧作用的认识不同,提出了在真空灭弧室的触头间加入非均匀分布纵向磁场来抑制真空电弧在大电流下的收缩,从而提高其开断能力这一思路.设计了一种相应的电极结构,并通过计算和实验分析了它的纵向磁场分布及参数的影响.     

基于广义传输线理论的微波谐振腔“热失控”仿真分析

针对微波加热过程中出现的"热失控"现象,众多学者提出了提出了避免"热失控"的控制方法。从微波传输线出发,根据广义传输线理论,利用传输线上电压和电流的分布关系,推导出微波谐振腔内电磁场幅值和相位间的关系。由于驻波节点和腹点呈周期性分布,提出一种运动加热模型。仿真计算表明,在一定距离范围内,改变微波谐振腔径向的尺寸,使得谐振腔内的电磁场驻波节点、腹点的分布发生改变,使温度场分布更均匀,这对于解决"热失控"问题有借鉴意义。     

一种新型纵向磁场结构的真空灭弧室设计

本文介绍了一种新型纵向磁场的真空灭弧室，对其纵向磁场分布特性进行了设计计算，计算结果表明这种结构的真空灭弧室具有较强的纵向磁场。     

异步电机笼型转子的瞬态热特性

本文对用于易爆环境的1600kW 电机的笼型转子进行了三维有限元的电-热分析。本文仅限于对额定电压的堵转条件进行分析。作者的意图是使所采用的有限元离散和计算格式具有最少的复杂程度并使其需要最小的计算资源。文中阐述了有限元模型构成、材料热常数和所考虑的热传导机理。导条和端环的电流分布采用标准的设计计算方法。     

土壤电阻率的温度特性及其对直流接地极发热的影响

为了更准确地分析接地极的发热情况,确保接地系统的安全运行,通过土壤温升模拟试验,获得了土壤在一定温度范围内的电阻率与温度、含水量的变化规律,试验结果表明:当温度较高时,土壤水分蒸发加快,土壤电阻率迅速增大,并呈指数上升。基于试验结果,结合电流场理论及传热学原理,建立了简单直线型接地极的发热仿真模型,从仿真结果中发现:土壤电阻率的变化会影响接地极表面的散流分布,从而改变接地极附近土壤的温度分布。对比传统计算模型中将土壤电阻率视为恒定的情况,该模型计算结果说明接地极附近土壤温升速度更快。试验及仿真结果说明,计算时考虑土壤电阻率的温度特性对接地极发热的影响,将有利于接地极的安全设计和维护。     

考虑电容电流影响的广域电流差动保护

为避免广域电流差动保护受电容电流影响而误动的情况发生,通过对传统电流差动保护进行改进,提出一种不受电容电流影响的广域电流差动保护算法。利用微分方程计算出各线路上的电容电流,采用修正的差动电流对暂态和稳态电容电流进行有效补偿,即在传统差动电流基础上减去计算出的电容电流以使电流差动保护不再受电容电流的影响。利用PSCAD仿真实验将改进的广域电流差动保护与传统原理的电流差动保护进行了比较。结果表明,该保护不受电容电流影响,外部故障时可靠不动作,验证了此保护算法的可行性和有效性。     

新能源电源接入不平衡配电网的短路计算方法

当新能源机组接入三相不平衡的配电网后,由于配电网不平衡元件在正、负、零序条件下难以解耦,将使得以传统对称分量法为基础的电网短路电流存在难以准确计算等问题,需要以相分量故障分析方法为基础进行计算。同时,新能源电源在电网故障条件下将进行低电压穿越运行,受其接入方式、低电压穿越控制策略及机组Crowbar保护等因素的影响,其短路电流特性将不同于传统同步电机,需要建立不同类型的新能源电源短路计算相分量模型。因此,文中首先根据不同类型新能源机组的低电压穿越控制策略综合分析了现有新能源电源等值计算模型,并建立了相应的短路计算相分量模型,然后基于传统相分量故障分析法,根据故障条件建立故障后的相分量导纳矩阵和电压方程,进而提出了含不同类型新能源接入不平衡配电网的短路计算方法。最后,通过仿真案例对所提方法的有效性进行验证。     

微波辐射制备乳胶微粒的研究进展

微波辐射与常规加热方法相比,具有快速、产率高、能源损耗少,产物性能好等优点,因此微波辐射在聚合物制备,特别是聚合物乳胶微粒制备中的应用越来越广泛。综述和分析了微波作用原理、微波反应设备的发展状况,研究了近年来微波辐射在乳胶微粒制备中的应用。微波辐射用于胶乳微粒的制备,不仅能缩短反应时间,提高能源利用率,而且制得的乳胶微粒的性能比常规加热法的更优异。     

磁导航外科手术用改进型四极磁体优化设计

磁导航外科手术系统是一种利用外界磁场引到药物或其他治疗手段在患者脑部完成复杂外科手术的一种全新的治疗手段.根据该系统对磁体的特殊要求,本文提出了一种改进型四极磁体结构,将采用球坐标系下目标场法推导出的电流密度分布重新进行了工程近似和优化,建造完成了工程上易于实现的具有恒定电流密度分布的球形四极磁体模型.与先前磁外科手术系统采用的普通螺线管磁体相比,该结构的磁体具有较大的磁场梯度和较好的梯度均匀性,同时还有较小的电感.在实验室已经用铜导线完成了上述改进型四极磁体的建造和相关的测试工作.     

Single‐phase to ground fault current distribution in transmission system based on the improved double‐side elimination method

In order to calculate the fault current distribution when a single‐phase to ground fault occurs in a transmission system with asymmetric parameters, this paper proposes an improvement on the traditional double‐side elimination method based on the phase component model. The improved double‐elimination method widens the range of the original method to the situation of multiple overhead ground wires and double power sources at both terminals. From the fault point, it divides the system into the left and right networks. Taking the left network as an example, the equations of all spans are formed. Then, the forward–backward recursive process of the theory is demonstrated. By optimizing the matrix calculation process, the calculation model for computers is formed, which can easily calculate the fault current on phase wires and overhead ground wires when a single‐phase to ground fault occurs. By comparing the results from this theory and the results from the EMTP simulation software, the correctness of the theory is established. Furthermore, in this paper we give a detailed discussion on the influence of tower grounding resistance and overhead ground wire operation mode on the fault current distribution. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

含分布式电源的复杂配电网相间故障定位等效解耦模型

分布式电源规模化接入,使配电网拓扑结构和组成元素越来越复杂,传统矩阵算法由于馈线开关处故障电流方向难以确定已不再适用于配电网相间故障定位.为有效将复杂配电网的拓扑结构简化,基于深度优先原则对配电网进行解耦,使其变成由若干个树干状结构组成的网络;针对复杂配电网故障定位矩阵算法计算量大、步骤复杂的难题,提出了一种新的复杂配...     

基于场路耦合低值绝缘子串温度分布研究

低值绝缘子对电网系统正常运行潜在一定的隐患。为此提出了一种新的计算低值绝缘子串温度分布的计算方法,该方法利用Maxwell电容矩阵计算绝缘子杂散电容,结合绝缘子串等效电路模型计算低值绝缘子串温度场分布。相比传统有限元仿真,该方法考虑更加全面,更加简便。通过该方法对某110 kV电压等级的低值绝缘子串进行了仿真计算,该方法与有限元、实测一致,且比传统电路法更加精确。利用此方法计算了110 kV线路中低值绝缘子在不同阻值、不同位置、风速和测量误差对含低值绝缘子串温度分布检测的影响,研究表明:低值绝缘子阻值、所处的位置以及风速和测量误差对低值绝缘子串温度分布影响很大,容易造成误检。     

裸丝加热热水器的安全性分析及接零保护的实现

裸丝加热热水器相较于传统加热管加热的加热效率的优势非常突出,是加热热水器的发展方向。本文深入分析了影响裸丝加热热水器安全性的相关因素,并提出了提高安全性的设计方法。本文提出利用低压配电网中的零线,实现裸丝加热热水器的“接零保护”新方法。“接零保护”的基本原理是将裸丝加热热水器的零线、零线柱和接零柱做可靠的电气联接,使零线成为地线的备用,防止出现因泄露电流对人体造成的伤害。在低压配电网中,在零线不断线的前提下,零线上有电压偏移远远小于人体临界安全电压,因此“接零保护”能够有效解决没有地线或者地线接地不好的问题。经过现场试验和实际运行,充分验证了本文方法的正确性。