一种嵌入制热材料的自制热导线临界融冰研究

为抑制电网覆冰灾害,设计了一种嵌入制热材料的自制热导线,简要介绍了在不断电情况下,运用融冰变压器实现在线融冰的原理,并研究其临界融冰状态。临界融冰电压是融冰变压器合理调节电压变比的重要依据,针对该导线结构,根据传热学基本理论分析其传热过程,建立导线临界融冰状态时的温度场数学模型,据此提出了自制热导线临界融冰电压计算式。采用有限元分析软件仿真分析其临界融冰状态,仿真结果与理论计算结果基本吻合。最后分析了环境对导线临界融冰电压和覆冰导线温度的影响趋势。结果表明,风速和环境温度是影响自制热导线临界融冰电压和温度的主要因素。     

复合导线融冰技术及装置

针对目前架空线路采取加大电流的融冰方法导致融冰方案实施困难,介绍一种复合导线融冰装置,在线路需融冰的部分改装复合导线,融冰时通过减少复合导线载流截面积,从而加大截流导线电阻增加复合导线的发热量实现融冰.该装置不需改变系统运行方式,不影响线路输电,操作简单、自动化程度高、投资少、经济和社会效益显著,值得推广应用.     

具有融冰功能的光纤复合架空地线应用研究

对于光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW)线路实施融冰,目前多采用直流融冰技术,主要是对OPGW架设方式进行绝缘化改造,但在实际应用中仍有许多无法避免的缺陷。为了进一步解决OPGW融冰的技术性问题,文章介绍了一种具有可通流融冰功能的光纤复合架空地线设计方案和应用方法,并在实验室及现场覆冰试验站进行了实际融冰试验,在实际覆冰条件下,试验验证了全绝缘和内嵌式融冰的实际融冰电流、融冰时间和融冰时对缆中光纤的温度影响。结果表明,该结构可融冰OPGW融冰效果良好,满足线路融冰要求。     

架空导线不停电全自动融冰技术及装置

针对近年来架空导线由覆冰引起的冰害事故,根据导线电阻与导线截面积成反比、载流导线因电阻发热的原理,提出了覆冰时减少导线载流截面积,从而加大导线发热量使导线覆冰熔化的方法,并设计了可改变载流截面的复合导线和能自动完成复合导线变截面操作的复合开关装置.该措施能在不改变电力系统运行状态下实现对架空电力线路导线进行全自动、分段和有选择性的融冰,最大限度地降低了融冰的能源消耗.     

复合绝缘子光热型涂料制备与融冰试验

旨在制备适合复合绝缘子的光热涂料以解决其冬季覆冰问题。测量了光热涂层吸收率与发射率,分析了光热涂层融冰过程,建立光热型复合绝缘子融冰模型,并对其温升情况进行仿真;进行了带电融冰试验,探究不同太阳光照强度及环境温度对光热涂层融冰效果的影响。仿真及人工模拟试验结果表明：该光热型融冰涂料具有良好的光热性能;涂覆光热涂层的复合绝缘子具有一定的融冰效果,融冰效果随太阳光照强度与环境温度的升高而加强。     

一种可融冰OPGW的研制

为了解决现行的OPGW融冰方式的一些不足,文章研制了一种可融冰OPGW,可融冰OPGW的安装方式可采用常规的逐塔接地方式,不需要对OPGW进行"绝缘化"架设。在覆冰季节,可在不停电的情况下对可融冰OPGW内的绝缘导线施加较大电流进行加热,达到融冰的效果;也可长期对绝缘导线通较小电流,使OPGW的温度保持在零度以上,避免覆冰,达到"保线"的目的。     

输电线路导线及地线复用新型直流融冰装置技术研究综述

  [目的]  在雨雪冰冻气候环境下,为了避免输电线路冰雪灾害事故的发生,需对输电线路进行融冰以加强其抵御冰雪灾害的能力,直流融冰装置是一种近年来应用广泛且行之有效的融冰装置。  [方法]  通过建立一种可行且有意义的技术来解决采用完全独立的两套融冰设备直流融冰装置设备投资大,占地面积增大,运维等费用成倍增加,整体经济性差的问题。提出一种可行的方法,即介绍了一种导线及地线复用新型直流直流融冰装置的主电路拓扑结构,可以一套装置实现导线和地线复用直流融冰的功能。  [结果]  获得的结果证明了这种技术是可行的和有效的。  [结论]  这项技术为进一步研究解决输电线路导线和地线覆冰、降低直流融冰装置投资、提高输电系统抵御自然灾害的能力具有重要参考意义。     

直流融冰技术在湖南电网中的研究与应用

为抗击冰灾的影响．可采用融冰技术对导线进行融冰。直流融冰技术作为一种有别于交流融冰的新技术．具有所需容量小、较少的融冰操作、不需要负荷转移等优点。研制了一种直流融冰装置。并在娄底电业局110kV冷矿线试运。取得良好的融冰效果。     

超高压输电线路中直流融冰技术的相关应用研究

超高压输电线路运行中线路覆冰会极大的提升电力系统故障几率。如果人工除冰不仅工作量大,需要投入大量人、财、物,并且还需要高空作业,风险较高。这就需要采用超高压输电线路自融策略,如保线电流法、三相短路融冰法、直流融冰法等。其中,直流融冰法更适用于超高压输电线路。基于此,本文就针对超高压输电线直流融冰技术展开进一步分析。     

输电线路钢芯铝绞线股线力学特性研究

鉴于钢芯铝绞线股线应力分析是研究导线力学特性的基础,在考虑钢芯铝绞线结构特性的情况下,通过ANSYS软件建立了完整的钢芯铝绞线模型,并对钢芯铝绞线模型施加适当的边界条件分析了股线的应力应变分布情况。结果表明,钢芯铝绞线股线应力水平和应变程度与其结构性能有关,所有铝股线中最外层铝股线承担更多的应力,且首先进入塑性应变阶段。     

铝包钢芯高导铝绞线的技术特点及应用研究

铝包钢线具有优良的机械、电气和防腐性能。与传统钢芯铝绞线相比,用铝包钢线代替镀锌钢线的铝包钢芯铝绞线具有重量轻、电阻小、耐腐蚀、弧垂小的特点,尤其适合在沿海及重污秽地区应用;采用20.3%IACS的LB20铝包钢芯代替镀锌钢芯与高导电率铝线组成的节能导线即铝包钢芯高导铝绞线,可充分利用现有生产技术,叠加发挥两种材料的节能效果,与同规格的钢芯高导电率铝绞线相比,交流电阻进一步降低约1.6%～2.7%。500 kV线路典型算例表明:综合考虑导线价格成本和节能效益,JL3/LB20和JL2/LB20型铝包钢芯高导铝绞线具有较高的经济效益,值得推广。     

碳纤维复合芯导线输电线路风振响应时域分析

针对碳纤维复合芯导线(ACCC)输电线路的风振响应,采用数值模拟建立输电线路体系有限元模型进行分析,并将得到的位移、弯矩和轴力响应与传统钢芯铝绞线(ACSR)进行对比。结果表明,ACCC导线的抗风性能优于ACSR导线,更适用于高温运行环境和风灾严重地区、大跨越输电线路等频繁承受大风荷载作用的输电线路。     

碳纤维芯耐热导线及其在750 kV线路应用分析

通过与常规导线对比,详细分析了耐热导线——碳纤维芯耐热（铝绞）导线的机械电气性能。同时,分析指出了750kV大截面、大容量输电线路的特点。在此基础上,探讨了碳纤维芯耐热导线在750kV线路上应用的可能,并进一步分析了碳纤维芯耐热导线的应用对750kV线路工程的影响。最后总结了耐热导线技术发展的方向和应用前景。     

输电线路弯曲导线分层力学特性模型及仿真分析

为准确评估不同弯曲状态下导线分层应力特性,以LGJ500/45型钢芯铝绞线为研究对象,考虑张力作用下各层股线的轴向应变和轴向扭矩,提出输电线路精细化分层张力、分层应力应变的计算方法,通过建立并模拟不同弯曲角度(0°、15°)的三维导线分层有限元实体模型,对比了理论计算结果,验证了仿真模型的准确性,得出不同弯曲状态下运行张力作用时导线各层间的应力分布规律。结果表明,0°导线在承受轴向张力的作用下,两层钢芯线承担主要张力,且各层钢绞线和各层铝绞线均呈由内至外轴向逐渐增大的趋势;15°弯曲导线分别出现弯曲朝向侧圆周方向应力更高、反方向圆周方向应力更低等导线分层力学特性。     

碳纤维复合芯导线的特性及应用

阐述了碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构和材料特点,比较了直径相近的ACCC导线与传统钢芯铝绞(ACSR)导线的主要材料性能,绘制了两种导线的应力弧垂曲线,将两类导线在最高气温下的弧垂和应力进行了对比。结果表明,ACCC导线的截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR导线,而弧垂明显小于ACSR导线,在实际工程中ACCC导线弧垂小的优势可明显降低铁塔的高度,进而可减少线路的造价。     

铝/石蜡复合相变材料蓄热性能的数值模拟

相变储能材料由于其具有周期性储存和释放能量的特点,在电池热管理、太阳能发电等领域存在着广泛的应用。然而由于导热系数低的原因限制了其进一步的应用。高导热率泡沫材料的添加为解决这一不足提供了一种有效的方法。文章采用三周期性极小曲面（TPMS）生成泡沫铝骨架,基于孔隙尺度数值模拟了铝/石蜡复合相变材料相变蓄热的变化规律。结果表明：铝骨架的添加强化了蓄热,缩短了融化时间,在复合相变材料孔隙率为0.90、0.85、0.80时,相比于纯石蜡,完全融化时复合相变材料的融化时长分别缩短了68％、75％和80％,而且蓄热过程中温度场更加均匀;验证了铝骨架与石蜡之间由于热导率存在较大的差异,存在的热非平衡效应,且铝/石蜡复合相变材料孔隙率越低,此效应越明显     

碳纤维复合芯导线输电塔体系地震响应

基于碳纤维复合芯导线所具有的优点,运用数值模拟方法建立了碳纤维复合芯导线和传统钢芯铝绞线输电塔体系三维有限元模型,采用时程分析法,考虑了导(地)线的几何非线性,研究了一致激励和非一致激励地震作用下导(地)线输电塔体系的地震响应,得到了两种塔—线体系的塔顶位移和加速度、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度、导线轴力的时程曲线。结果表明,碳纤维复合芯导线—输电塔体系与钢芯铝绞线—输电塔体系相比,塔顶最大位移、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度均较小,一致激励地震作用与非一致激励地震作用的地震响应相差较大,非一致激励地震作用下比一致激励地震作用下的导线中点和挂点轴力大。     

Electromagnetic‐Thermal Modeling of Induction Heating of Moving Wire

The strength in a high carbon wire is attributed to the pearlitic microstructure, which is required for ease of wire drawing. During cold drawing of high carbon steel wires, residual stress develops which has to be relieved in order to obtain the desired mechanical properties. To achieve this, the wire is passed through a closed loop online an induction furnace at a particular speed in order to heat it to a uniform temperature range. This research work presents the electromagnetic‐thermal modeling of the induction heating of a moving wire based on the finite element method using the software package, COMSOL MultiphysicsTM. The furnace had a complicated geometry for the coils and this is, perhaps, for the first time an exhaustive study which is being reported. A unique grid generation technique was developed considering the skin effect. This work is aimed at enabling modeling of the process and will in turn be useful when defining individual parameters affecting the temperature distribution in a component, subjected to induction heating. The temperature distribution in the work piece depends primarily on parameters like coil position, line speed, frequency of the current, thermal and magnetic properties of the work piece, and so on. The impact of power supply frequency and line speed were studied during the heating of the moving wire (workpiece). An in‐situ customized furnace of lower capacity was developed to carry out the validation experiments. The present modeling results are validated with online plant trial data and found to be in good agreement. Finally, the desired mechanical property achieved during trials was confirmed through tensile testing.     

Study on the efficiency of effective thermal conductivities on melting characteristics of latent heat storage capsules

Improvement of the thermal conductivity of a phase change materials (PCM) is one effective technique to reduce phase change time in latent heat storage technology. Thermal conductivity is improved by saturating porous metals with phase change materials. The influence of effective thermal conductivity on melting time is studied by analyzing melting characteristics of a heat storage circular capsule in which porous metal saturated with PCM is inserted. Numerical and approximate analyses were made under conditions where there are uniform or non-uniform heat transfer coefficients around the cylindrical surface. Four PCMs (H₂O, octadecane, Li₂CO₃, NaCl) and three metals (copper, aluminum and carbon steel) were selected as specific materials. Porosities of the metals were restricted to be larger than 0.9 in order to keep high capacity of latent heat storage. Results show that considerable reduction in melting time was obtained, especially for low conductivity PCMs and for high heat transfer coefficient. Melting time obtained by approximate analysis agrees well with numerical analysis. A trial estimation of optimum porosity is made balancing the desirable conditions of high latent heat capacity and reduction of melting time. Optimum porosity decreases with increase in heat transfer coefficient.     

间歇性大功率相变热沉研究

针对某300W大功率间歇式热源,选用9wt%膨胀石墨-56号石蜡复合材料作相变工质,铝翅片作导热结构,基于Fluent软件,采用等效比热容数学模型,在安全温度为65℃情况下,设计得到能稳定运行3500s的相变热沉。针对该相变热沉,为验证等效比热容数学模型的可靠性,搭建了相变热沉测试系统,研究了热源功率及相变工质对热沉控温性能的影响。结果表明：等效比热容数学模型有效可靠;相变材料熔点越低,相变热沉温控时间越长;而热源输入功率越高,相变工质熔点的影响将变小。此外,为降低系统内部温差、减少石蜡泄露以及降低加工成本,进一步提出了热管-回转式翅片相变热沉,热管-回转式翅片相变热沉在热源功率为300W条件下,温控时间高达4300s,内部温差仅在1.6℃以内。