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。     

1000kV交流复合绝缘子串电场分布计算及均压环设计

1 000kV复合绝缘子的结构特点导致了其电位分布很不均匀,高压端金具附近的强场区会使绝缘介质和金具表面发生电晕放电,如何设计均压环使绝缘子沿面电场分布得到改善,对输电线路的安全运行具有重要的意义。本文基于ANSYS有限元软件建立1 000kV复合绝缘子的三维模型,计算无均压环时和有均压环时的复合绝缘子沿面电场强度分布和电压分布,具体分析了大小均压环的位置、环径、管径对复合绝缘子沿面电场强度的影响,并确定均压环的最佳位置和结构参数。计算结果表明,有均压环时均压环表面,高压端金具表面及绝缘护套表面的最大场强均可达到要求。     

220kV复合绝缘子串联玻璃、瓷绝缘子仿真研究

复合绝缘子外形及结构特点使得其电位分布不均匀,两端金具附近电场强度较大,容易发生电晕放电,对绝缘子安全运行带来危害。为改善绝缘子电场及电位分布,基于有限元电场计算,以220 k V复合绝缘子为研究对象,考虑在高压端和低压端金具串联玻璃或瓷绝缘子的几种情况,分别建立三维仿真计算模型。研究结果表明:串联绝缘子后,复合绝缘子承担电压降低,整体电位及电场分布得到改善,并消除了金具附近的场强畸变。以控制220 k V复合绝缘子表面最大场强在4.5 k V/cm以下为目标,采取在低压端串联3片绝缘子或高压端串联2片的方式,均可以满足要求。     

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。     

1000kV交流复合绝缘子均压环参数设计

为了将1000kV交流特高压输电线路复合绝缘子沿面电场分布控制在合理的范围内,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,选择使用有限元法进行1000kV交流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立1000kV交流线路带杆塔、导线的全三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场强度的角度出发得到了均压环结构参数的配置方案。三维计算结果表明,安装了均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均可以满足要求,绝缘子沿面电位分布的均匀性也得到了提高。金具可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰均符合国家标准要求。     

电力机车高压隔离开关及绝缘子的均压环设计

电力机车车顶高压隔离开关及其支撑绝缘子是重要的户外高压电器,分析并优化其电场分布,有利于提高电力机车的安全运行。将均压环运用到电力机车高压系统中,建立三维有限元模型,计算了配置均压环前后隔离开关及绝缘子表面的电位与电场分布,分析了均压环的安装高度、环径和管径对电场优化的影响,并给出了明确的建议设计参数,为均压环在电力机车高压系统中的应用提供参考。     

500kV站用绝缘子串均压环优化设计

为改善500 kV港城变电站电晕放电现象,根据其绝缘子串布置情况,利用有限元计算方法,在ANSYS中建立悬垂串与双联串仿真模型,研究均压环不同结构参数对绝缘子串电压、电场分布的影响,得到最优均压环结构参数。仿真结果表明,500 kV悬垂串均压环最佳结构参数为:罩深230 mm、环径660 mm、管径70 mm,均压环表面最大场强峰值可降至14.5 kV/cm;双联串均压环最佳结构参数为:屏蔽绝缘子片数3、管径100 mm、与绝缘子距离90 mm,均压环表面最大场强峰值可降至14.7 kV/cm。计算结果证明,优化后的均压环明显改善绝缘子串电压分布,降低了单片绝缘子承担的最大电压,并使均压环表面最大场强峰值低于20 kV/cm。     

特高压直流分段式复合绝缘子应用研究

800 kV特高压直流输电线路杆塔可能采用分段复合绝缘子,针对采用分段式复合绝缘子可能带来的各种技术问题,开展了800 kV直流线路V型分段式复合绝缘子串电场计算及均压特性、塔头空气间隙操作冲击放电特性和电晕特性试验等方面的研究。研究结果表明,V型分段式复合绝缘子串中间连接金具配置小均压环后,能有效改善中间金具端部的电场强度;操作冲击试验与单边采用单支绝缘子组成的的V型串塔头间隙没有明显差别,但放电路径会受到影响;中间金具在1 050 kV电压下均无电晕产生。根据研究结果,若特高压直流工程使用V型分段复合绝缘子,高、低压侧均压环配置仍可沿用特高压直流V型整支复合绝缘子的均压环配置方案,推荐直流分段式复合绝缘子的中间连接部位分别安装小均压环,以避免电弧对复合绝缘子端部压接区的影响。研究成果为后续特高压直流工程的设计和绝缘子选型提供技术依据。     

动车组高压隔离开关用绝缘子电场分布特性及其影响因素仿真分析

车顶绝缘子是动车组的重要绝缘设备,其表面电位分布不均或场强过高可能会导致局部放电,因此有必要对其电场分布特性及其影响因素进行研究。笔者选择Ansys有限元分析软件,建立三维电场仿真模型,对动车组高压隔离开关绝缘子实际结构进行了计算分析。仿真结果表明:绝缘子高压端场强高,随着爬电距离的增大,其下降速度有减小趋势;绝缘子沿周向电位及电场分布存在差异性,随着爬电距离的增大,差异性逐渐减小;车顶导流罩对绝缘子沿面电位及电场分布影响甚微;高压隔离闸刀对绝缘子沿面电位及电场的影响主要体现在1号绝缘子0°方向,其次是2号绝缘子180°方向;高压隔离导杆对1号绝缘子沿面电位及电场分布影响较小,但对2号绝缘子影响较大。文中结果可为仿真模型简化及降低绝缘子端部场强提供依据。     

超高压交流变电站金具电晕特性与选型研究

为消除电晕放电造成的能量损耗和电磁干扰,对不同种类金具的电晕特性以及不同电压等级下金具选型进行研究。利用紫外成像仪对几座超高压交流变电站的电晕放电现象进行观测,找出易发生电晕放电的金具;对此金具结构建立三维有限元仿真模型,计算在施加500 kV和750 kV电压等级下,不同尺寸金具表面电场强度分布情况,并针对场强较大的结构进行优化设计。研究结果表明,随着均压环、屏蔽环管径和屏蔽球球径的增大,其表面电场强度逐渐减小;结合金具表面起晕场强控制限值,给出了500 kV和750 kV电压等级下,耐张绝缘子串屏蔽环、V型绝缘子串均压环以及导线屏蔽球的尺寸选型。     

对电动车及其电源的一些看法

指出了电动车使用化学电源的一些制约因素,从而指出普遍意义上的电动车在近期尚难实现;目前优先发展电动自行车及轻型电动摩托车是现实的;还指出了电动自行车的配套铅蓄电池尚有改进余地。     

电动车用MH-Ni电池SOC模型的研究

通过对电动车用MH-Ni电池的开路电压、充放电电流、温度、自放电等因素的研究,建立了一种适用于MH-Ni电池的荷电量状态的数学模型。在初始状态,采用开路电压以及系统存储值,来估算初始电量;在充放电过程中采用电流积分法,并结合各种修正系数来估算过程电量。该方法成功地应用于纯电动车和混合电动车镍氢电池的管理系统中,电量估算误差小于7%。     

动车组电传动系统技术标准体系介绍

阐述了动车组电传动系统技术标准体系建设的必要性和重要性,以及国内外动车组电传动系统技术标准现状,提出了标准体系建设的主要内容、重点和应该注意的问题。     

电动汽车动力电池SOC估算方法综述

电池SOC估算是电动汽车电池管理系统中重要的一部分,由于电池SOC的估算受很多因素综合影响(如充放电倍率、环境温度、循环寿命、自放电等),所以很难保证SOC在实际应用中的估算精度.通过对SOC估算方法的综述,分析了各种方法的实现原理、优缺点以及目前应用情况等.研究表明,在实际的应用中,应依靠实验数据、提高硬件技术保证数据测量精度、引入电池模型、综合各种算法,扬长补短,从而提高SOC估算的精度.     

国外电动车用锂离子蓄电池研制概况

介绍了世界上主要电池公司的电动车和混合电动车用锂离子蓄电池研究进展和性能水平以及锂离子蓄电池电动车的情况。目前,研制的锂离子蓄电池单元和电池组已达到和超过USABC的中期目标(价格除外),几辆用锂离子蓄电池的电动车已成功地进行了证实性试验。但是电动车和混合电动车用锂离子蓄电池要推广应用还有一些问题,锂离子蓄电池性能还需进一步提高。     

陡脉冲致肿瘤不可逆性电击穿的场强阈值研究

为了明确陡脉冲电场致在体肿瘤细胞不可逆性电击穿的电场强度阈值,以新西兰大白兔肝脏VX2肿瘤组织为研究对象,建立了陡脉冲在均匀介质中的有限元模型;采用电场仿真和荷瘤动物实验相结合的方法,用不同电压峰值的陡脉冲电场分别处理荷瘤组织,并用经病理切片描绘得出的电场杀伤覆盖范围同理论仿真模型相互验证,以求得陡脉冲电场在肿瘤组织中的分布,进而求出其电场强度阈值。结果表明:理论仿真与动物实验相互吻合;根据肿瘤组织的坏死轮廓和仿真结果初步判定陡脉冲电场致在体兔肝VX2肿瘤组织不可逆性电击穿的电场强度阈值为838±46 V/cm。本研究为治疗参数的恰当选择提供参考,只要电场覆盖范围内肿瘤区域的最小电场强度略大于肿瘤细胞不可逆性电击穿阈值,即可使肿瘤组织得到有效杀伤而正常组织受到最小损伤。     

纯电动汽车电动助力转向系统驱动装置设计

设计了一种适用于纯电动汽车电动助力转向系统的驱动装置,提出了内部功能模块结构,设计了自举电路、MOS管的并联结构.该装置集成了 H桥驱动、电机电枢电流检测、MOS管漏极电流监控与保护及电机欠电压保护等功能,经过对脉宽调制(PWM)变换器的功能测试,该装置占空比输出控制合理、脉峰干扰小,具有集成度高、可靠性好、功耗损失小和使用方便等特点,适应汽车工业对安全、节能、环保的要求.     

陡脉冲致兔肝组织不可逆性电击穿的量效关系

为优化陡脉冲电场在肿瘤治疗的治疗参数,确定最佳的治疗剂量,实验研究了不同电压峰值、脉宽、频率组合的陡脉冲电场致正常兔肝组织细胞不可逆性电击穿范围(即杀伤面积)的量效关系。结果发现:不同参数组合的陡脉冲对杀伤面积有较大的影响,随着脉冲剂量增大,杀伤面积随之增加,但峰值电压约900V时趋于饱和,脉宽>5μs后杀伤面积增大较前明显。     

电动汽车用锂离子蓄电池的研究

研制了55Ah圆柱型动力锂离子蓄电池以及336V/55Ah动力模块和相应的电池管理系统。性能测试表明,0.5C充放电,单体电池容量≥55Ah,容量特性均匀一致;具备良好的倍率放电特性,能够适应电动车启动、加速、爬坡等运行要求;循环性能良好,已完成200次深充放循环性能仍平稳;耐滥用能力好;84只单体构成的电池组,比能量达106Wh/kg;安全性好。充放电管理系统采用阶段恒电流充电和过流保护,具备均衡充电能力和智能调节放电终止电压和剩余容量显示等功能。装车试验表明,该电池系统有望投入电动车的实际应用。     

电动汽车驱动用永磁同步电动机转子结构选择

应用电磁场分析方法比较了具有不同转子结构的电动汽车用永磁同步电动机磁阻转矩的有效利用、弱磁能力及永磁体的抗失磁能力,从而得到电动汽车用永磁同步电动机的转子结构选择方法。