表层非线性电导盆式绝缘子表面电荷分布与沿面放电特性

盆式绝缘子表面电荷积聚是影响直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated transmission line,DC-GIL)电场分布与沿面闪络的重要因素,因此探究绝缘子表面电荷积聚机理并提出调控方法,进而改善绝缘子沿面电场分布具有重要意义。该文搭建缩尺直流GIL绝缘子试验平台,研究不同Si C质量分数(23.1%、37.5%、47.4%)的非线性电导涂层对直流电压、金属微粒附着和极性反转工况下盆式绝缘子表面电荷分布与沿面闪络特性的影响规律。结果表明：环氧基Al₂O₃绝缘子的表面电荷极性取决于气固侧电流密度博弈结果,具有显著的场强依赖特性;非线性电导涂层可以自适应调控直流GIL绝缘子的表面电荷与沿面电场分布,显著提高不同工况下的沿面闪络电压。该文的研究结果为高可靠性直流GIL绝缘子的研发提供了一种潜在的解决方案。     

直流气体绝缘输电线路盆式绝缘子温度分布特性研究

为了研究实际工程中直流气体绝缘输电线路(Gas Insulated Transmission Line,GIL)的温度分布及其影响,对GIL进行了物理场仿真,采用有限元方法研究了直流气体绝缘输电线路盆式绝缘子温度特性.通过建立水平放置管道模型,获得了三维温度场分布特性.考虑到剪切应力传输模型(Shear Stress ...     

直流GIL表层功能梯度绝缘子参数设计与电场优化

为调控直流稳态与极性反转工况下直流气体绝缘输电线路（HVDC GIL）绝缘子的沿面电场分布,分别设计了稳态梯度（ST-SFGM）绝缘子与极反梯度（PR-SFGM）绝缘子。迭代优化后的SFGM绝缘子涂层电导率恒定,厚度沿r坐标方向减小。电场仿真结果表明,直流稳态工况下均匀绝缘子的最大电场出现在高压三结合点附近,强度为4.25 kV/mm。ST-SFGM绝缘子与PR-SFGM绝缘子的直流电场分布较为均匀,最大电场强度分别下降54.6%与62.1%。极性反转工况下,均匀绝缘子与ST-SFGM绝缘子的电场畸变加剧,最大电场强度分别提升1.09和3.44倍,而PR-SFGM绝缘子的最大电场强度则基本保持不变。     

基于表层梯度电导调控的直流三支柱绝缘子界面电场优化方法

气-固界面和嵌件-环氧界面的电场强度集中效应被认为是导致直流三支柱绝缘子发生沿面闪络和支腿炸裂的重要原因,传统的结构优化难以同时有效调控两个界面的电场分布,迫切需要更合理的调控手段.通过电-热-流多物理场仿真,研究直流三支柱绝缘子界面电场分布特性,指出电荷积聚是造成界面处场强集中的主要原因.据此提出基于"类U型"梯度电...     

550 kV GIL盆式绝缘子及其组件结构优化设计

为均匀气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed tranmission line,GIL)内盆式绝缘子附近气体区域及绝缘子沿面的场强分布,提高GIL整体的工作性能及运行可靠性,采用非均匀有理B样条曲线拟合方法,重构盆式绝缘子结构形状,利用有限元分析方法,进行电场及应力场的仿真计...     

SiC掺杂对直流电缆附件用硅橡胶材料非线性电导特性的优化研究

电气设备部件的性能提升不仅要依靠传统几何方法来改善绝缘结构,更要侧重于对绝缘材料自身性能的优化。该文通过实验研究了碳化硅（SiC）/硅橡胶复合材料的直流电导特性和直流击穿特性。随着温度升高,SiC晶格散射会阻碍载流子迁移,宏观上表现为电导特性非线性系数降低,而更多高能载流子的出现则会使非线性区阈值场强减小。随着SiC体积分数及粒径的增加,复合材料直流击穿场强虽有一定程度降低,但整体仍满足运行设计要求。在兼顾关键位置电场分布、损耗功率及局部温升的条件下,该文通过仿真探究了非线性电导特性参数的合理范围,所制备的掺杂10%体积分数SiC/硅橡胶复合材料作为应力锥增强绝缘参与电场调控,可有效改善电缆终端内部电场强度分布,应力锥导体锥面处电场强度降低幅度达到50%。该研究结果有望从材料改性角度为提升电缆附件性能提供思路。     

温度和正极性电压对直流GIL盆式绝缘子表面电荷积聚的影响

直流GIL盆式绝缘子表面电荷积聚是导致绝缘子沿面闪络电压降低的主要因素。为此基于不同温度和正极性电压研究了直流GIL盆式绝缘子的表面电荷积聚特性。在绝缘气体电流密度与场强、绝缘子固体电导率与温度的非线性关系基础上,建立了绝缘子表面电荷积聚时变数学模型;通过该模型研究了不同温度下盆式绝缘子表面电荷积聚特性,以及绝缘子表面电荷积聚在不同正极性电压下的主导机制。研究结果表明:电压和温度是表面电荷积聚中气体电导和固体电导平衡的主要影响因素之一;1 kV直流电压作用时绝缘子气体侧电导占主导地位,而且表面电荷密度随温度升高而减小;400 kV直流电压作用时绝缘子固体侧电导占主导地位,而且表面电荷密度随温度升高而增大。另外研究了在400 kV电压下表面电荷积聚对绝缘子表面切向电场的影响,结果表明绝缘子上下表面的最大切向电场强度随着表面电荷积聚从初始到稳态的过程而逐步增加,而且温度越高,稳态时的最大切向电场强度越大。因此表面电荷积聚是使绝缘子沿面电场强度增大的主要因素之一,温度加剧了表面电荷积聚的程度,从而致使表面切向电场强度进一步增大。     

±200 kV直流盆式绝缘子的研制

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)设备研制的核心元件,直流电压下绝缘子长期承受单极性直流电场作用,其表面会积聚大量电荷,导致固-气界面处局部电场畸变,极易引发绝缘子沿面闪络,降低设备的绝缘水平.本研究借鉴直流绝缘子的相关研究成果,通过合理控制绝缘子表面场强及提高绝缘材料的电阻率实现对表面电荷积聚的抑制,借助仿真手段指导结构优化设计,完成了绝缘子浇注并通过交直流应力下的介电试验及力学性能试验,验证了设计的正确性.     

盆式绝缘子金属丝缺陷下电场分布仿真研究

为研究金属丝缺陷对GIS内部盆式绝缘子电场分布的影响,采用有限元分析方法,以实际1100kV GIS内部盆式绝缘子为研究对象,利用ANSYS仿真软件仿真计算存在金属丝缺陷的盆式绝缘子电场分布,并研究金属丝的分布方向、径向距离、长度和宽度对盆式绝缘子电场分布的影响.结果表明:盆式绝缘子内部的金属丝缺陷会使电场严重畸变,电场强度最大值为无缺陷时的10.76倍,且金属丝径向分布时对盆式绝缘子电场的影响更大.盆式绝缘子的电场畸变程度与金属丝分布方向、径向距离及长度有关.     

500 kV直流GIL支撑绝缘子的电场优化

随着电网建设的日益深入,直流气体绝缘金属封闭输电管道(GIL)由于可用在高电压、大容量的场合,用作经济的长距离输电线路而被提上研究日程。直流GIL支撑绝缘子的沿面闪络很大程度上是由表面电荷积聚引起的。直流下GIL的内部稳态电场分布主要受环氧树脂固体绝缘的电导率和形状控制。以500 kV直流GIL为计算模型,借助COMSOL软件,研究了GIL中支撑绝缘子的形状、体积电导率和表面电导率对电场分布的影响。研究认为,半圆锥式绝缘子的电场分布是最优化的,绝缘子的体积电导率对其电场分布影响不大,通过控制绝缘子表面电导率,可以控制和优化直流GIL中绝缘子沿面电场分布。     

特高压导线间隔棒优化布置

在分析超高压四分裂导线间隔棒数学模型的基础上,针对目前特高压交直流线路设计中六分裂、八分裂导线间隔棒布置的问题,引入了多分裂导线间隔棒布置的基本理论,并总结了20多年四分裂导线间隔棒布置设计的成功经验,对六分裂、八分裂导线间隔棒的布置采用双迭代优化算法完成分析,确定了间隔棒的合理优化布置设计程序。     

高压直流电场下UHV换流变压器用油电导率的对比研究

变压器油作为换流变压器的主要绝缘材料,其电导率的大小直接影响到设备直流电场和直流极性反转电场绝缘设计。在高压直流电场下对国内UHV换流变压器用油典型样品的电导率进行对比研究。结果表明：油间隙为5～15 mm,电场强度为2~6 kV/mm时,变压器油的电导率与油间隙没有明显的相关性,只受电场强度的影响,随着电场强度的增加,油的电导率增大;90℃下的电导率比30℃下的电导率高1个数量级;当介质损耗因数相近时,烃组成中CA值越高,变压器油的电导率越大;当烃组成相近时,介质损耗因数越高,变压器油的电导率越大。     

基于非线性直接优化方法的发电机励磁系统参数辨识

励磁模型的准确程度对于电力系统仿真的准确性有显著影响。提出了一种新的、工程中容易实现的方法,即利用非线性直接优化法辨识微分方程形式的励磁模型参数。首先利用Matlab仿真与传统的最小二乘法比较验证算法有效性。然后利用动态信号记录装置,根据模型结构获得各个环节的时域内发电机阶跃试验数据,对1台300 MW汽轮发电机组的励磁系统分别进行分环节参数辨识和整体辨识。利用电力系统分析综合程序(power system analysis software package,PSASP)的用户自定义模型功能建立励磁模型进行相同的阶跃仿真,结果验证了辨识参数在电力系统仿真中的有效性。     

330 kV柔性相间复合绝缘间隔棒的研制

首先说明了330 kV柔性相间复合绝缘间隔棒的特点及其研制情况,介绍了其整体结构形式、技术参数、制造技术和机电性能试验等。试验结果及挂网运行情况证明了所研制的330 kV柔性相间复合绝缘间隔棒具有良好的机械性能和电气性能,可以保证线路安全运行并提高线路输送功率,降低了工程建设成本,解决了导线微风振动、碰线和相间绝缘击穿的问题。     

描述高压直流电缆绝缘材料电导率的公式比较

以高压直流交联聚乙烯(cross-linked polymeric,XLPE)电缆为研究对象,研究讨论了现阶段描述直流电压下绝缘材料电导率公式对XLPE材料的适用情况。首先基于两种不同电导率公式推导了稳态下高压直流电缆中电场反转的临界温差、绝缘层温度分布、电场、电导率和距离电缆中心的乘积以及绝缘层电场分布,并通过比较有限元仿真结果和公式计算结果证明了所推公式的可靠性。然后通过对不同电导率公式计算值的比较,以及不同公式在相同条件下引起的绝缘材料热电特性,证明了公式互换的可能性。     

混合粒子群算法在PSS参数优化中的应用

通过采用一种新的混合粒子群算法对多机系统的电力系统稳定器(PSS)进行参数优化,以达到更好的低频振荡抑制效果.引入交叉操作的混合粒子群优化算法是一种应用于连续空间的、具有较好的全局搜索能力和寻优速度的改进粒子群算法(PSO).用Matlab软件进行仿真,结果表明,该方法设计的PSS稳定性有较大提高.     

压敏陶瓷-硅橡胶复合材料的非线性压敏介电特性

开展兼具非线性电导和介电特性的复合材料的理论基础和应用研究,有助于更有效、广泛地解决高电压等级电力系统绝缘设备或部件电场分布不均匀的难题。为此,制备了ZnO压敏陶瓷-硅橡胶复合材料并测量了其非线性压敏介电特性。结果表明:制备的复合材料具有良好的分散性和非线性电导及介电特性;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数10%时,复合材料可以表现出明显的非线性介电特性,可以起到更显著的电场均匀作用;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数20%时,复合材料呈现出明显的非线性电导特性,电导非线性系数可以达到10以上,当电场强度超过压敏电压梯度时电导率可以提高100倍以上,而电场强度达到1.5倍压敏电压梯度时,可在对不均匀电场起抑制作用的同时,避免较大的损耗。     

基于Simulink的HVDC PI控制器参数优化方法

为了提高高压直流输电系统的抗干扰能力,提出了基于Simulink的HVDC系统PI控制器参数离线和在线的优化方法.离线优化法是利用Simulink内置Signal Constraint模块确定出满足条件的PI控制器参数;在线优化法是采用非线性PI和自适应模糊控制相结合的方式对PI控制器参数进行优化.以整流侧定电流控制为例,首先利用模糊控制能够在线优化控制器参数的特点,缩小了PI参数的优化范围;然后利用fal函数进一步修正了其优化精度.仿真结果表明,离线优化法具有简单实用的优点,在线优化法能够提高系统的优化精度,使系统具有良好的控制性能.