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1 100 kV 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。     

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。     

300 MW发电机-电动机组PSS参数优化研究

电网中出现的负阻尼或弱阻尼低频振荡常用电力系统稳定器（PSS）进行抑制,但对广东电网6种典型运行方式进行的频域和时域计算结果却显示系统动态稳定性很差。为此,结合广州抽水蓄能A、B厂的8台300MW机组的PSS装置情况进行了PSS参数的频域配置和时域验证计算,对PSS参数进行了优化调整;进行了实际的抗扰动性能试验和扰动试验并给出了试验曲线图。试验证明,在投入经过适当整定的PSS环节后,无论在发电机工况还是在抽水工况,对抑制与机组强相关的弱阻尼振荡,提高机组的抗扰动能力,改善电网的动态稳定性,都具有显著的效果和重要的现实意义。     

VSC-MTDC控制系统的参数优化及柔性调整策略

基于电压源换流器的多端直流输电(multi-terminalHVDC system based on voltage source converter,VSC-MTDC)系统具有有功功率、无功功率四象限独立控制、多电源供电、多落点受电,可连接无源网络等特点,近年来受到广泛关注。VSC-MTDC控制器的参数决定了其控制系统的控制能力,从而决定了系统的运行特性,而试凑法得到直流输电系统的控制参数不能保证系统良好的运行特性,提出了VSC-MTDC系统运行特性的评价指标,并以其作为单纯形法的目标函数对控制系统参数优化,从而保证VSC-MTDC系统具有良好的运行特性。同时,VSC-MTDC系统的调整策略决定了调整过程中系统的运行特性,较大的目标值调整会导致系统电气量的剧烈波动和较长的调整时间,不利于系统稳定和设备安全,据此提出了控制器参考值在一定的时间内按照某一曲线逐步逼近目标值的控制方法,即柔性调整方式。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,采用所提出的优化方法后,系统的响应特性有较明显改善;柔性调整策略更有利于系统的稳定和设备的安全。     

基于非线性规划方法的PSS参数优化设计

在多机系统中,电力系统稳定器的参数配置是一个复杂的非线性优化问题,可以应用先进的现代内点算法求解该优化问题.本文以Anderson3机9节点系统为例,应用现代内点算法来进行PSS参数优化.通过发电机在不同运行方式下(正常、负荷高峰、负荷低谷)的动态性能仿真结果表明:用现代内点算法进行参数优化后的PSS动态性能优于常规方法设计的PSS,具有一定的鲁棒性.     

电力系统稳定器参数优化的仿真研究

应用德国西门子公司的电力系统仿真NETOMAC程序,对不同工作状况的网络所配置的电力系统稳定器进行仿真研究,优化参数,使给定的目标函数取得极小值,保证所选定的电力系统稳定器参数具有最优的抑制低频振荡效果.该方法比采用数字仿真选定电力系统稳定器参数的方法更具有高效和实用性,可对现场整定提供指导,节省大量调试时间,并使满足各种运行方式的要求,从而提高调试质量.     

智能优化算法在水轮机参数辨识中的应用

大力开发水电资源是解决我国能源供应紧张问题的重要途径。水轮机辨识多采用基于线性系统辨识理论的算法,由于缺乏对水轮机非线性因素的考虑,很难满足电力系统实际运行状况分析的需要。智能优化算法是水轮机辨识的最优斱法,本文将差分进化算法和粒子群算法成功应用于水轮机辨识中,幵针对智能优化算法存在的原理误差,提出将两种算法辨识得到的平均值作为辨识结果。仿真结果显示该策略辨识出的系统参数精确度高,误差小。     

江苏电网电力系统稳定器参数优化

将基于进化策略电力系统稳定器(PSS)频域法应用到江苏PSS参数优化.以PSS在低频振荡范围内(0.2～2.0Hz)产生的附加阻尼转矩△Te与△ω尽可能同相位为目标优化超前一滞后环节参数:再以PSS极限增益的1/3～1/5确定PSS的增益值.优化仿真结果表明,这是一种有效的PSS参数优化方法,所得到的参数优化结果对系统运行方式变化有很好的鲁棒性.