低温次大气压不均匀电场空气流注放电特性研究EI北大核心CSCD

搭建空气放电实验平台,并构建仿真模型,通过实验和仿真对低温次大气压不均匀电场空气流注放电特性展开研究。结果表明:当约化场强E/N相同时,海拔高度与流注分叉数目、流注传播速度、电流峰值以及电流衰减时间均呈负相关,与流注半径呈正相关,但仿真得到的流注传播速度和电流与实际相比略有不同;预电离区域的存在导致针-板和针-针电极结构下的放电形态不同;随着方波电压频率的增大,二次放电通道对于一次放电通道的依赖性逐渐增大。随着方波电压占空比的增大,二次放电通道仅在一次放电通道尾部有所体现。     

管内周向不均匀流动对超临界锅炉膜式水冷壁温度分布的影响及简化计算EI北大核心CSCD

对于半周受热的超临界锅炉膜式水冷壁,管内工质温度和对流换热系数的周向分布具有较强的不均匀性。文中选取SST k-ω湍流模型,在使用实验数据校验了模型后,对半周受热的鳍片管内超临界水的换热和通过管壁的导热进行耦合计算。计算结果表明在拟临界区外,工质温度和换热系数的周向不均匀性对壁温分布的影响很明显;在拟临界区内,周向不均匀性的影响则可忽略。采用周向均匀假设进行简化计算时,换热系数应该选取向火侧中点处的值,这样能保证在拟临界区内、外都能准确地预测向火侧的温度场以及危险点的位置和温度。此外,结果还表明可以使用基于全周加热实验数据得到的换热关联式和水动力计算标准JB/Z201-83来预测危险点的壁温,计算偏差在±10K以内。     

超超临界汽轮机补汽结构流动特性与损失分布EI北大核心CSCD

针对超超临界汽轮机补汽装置内复杂流动和效率低下的问题,采用计算流体力学软件CFX建立高压缸两级补汽流动模型,分析补汽装置的性能与损失。对比4种补汽结构内流场的流动特性、气动特性以及流动损失分布,揭示补汽结构流动特性和损失机理,得到性能较好的补汽结构。结果表明:补汽过程中腔室内始终存在位置、大小不同的涡流。中间进汽弯小管的压力分布较为均匀,总压损失较小,腔室内的粘性损失也最小。侧边进汽弯小管的管内粘性损失最小,中间进汽弯小管的管内粘性损失小于中间进汽直小管。中间进汽弯小管的流动效率较好,补汽结构的总体损失较小。     

基于类沸腾理论的超临界CO_(2)水平管内强制对流传热特性EI北大核心CSCD

该文开展超临界二氧化碳10mm水平圆管内强制对流传热的实验研究,实验参数范围为:质量流速为240.12~1020.34kg/m^(2) s;热流密度为30.24~352.64kW/m^(2);压力为7.542~15.427MPa。基于类沸腾理论解释了实验结果:用类液相雷诺数的大小表征类液相层流效应的强弱,解释传热系数随热流密度的非单调性变化,为超临界流体正常传热与传热恶化划分了边界;用弗劳德数解释类两相区内顶底壁面的传热差异,工质在类气类液区的传热符合单相工质特征。研究结果验证了类沸腾理论模型的实用价值,可为超临界流体传热提供新的研究思路。     

平行管超临界流体流动不均匀特性试验研究

为了解超临界循环流化床（CFB）锅炉炉膛中悬吊屏平行管束内工质流动不均匀性,基于流体模化理论,设计超临界工质平行管束试验系统,以R-134a模化超临界水蒸气进行试验研究。试验在工质质量流率500~700 kg/(m2·s),入口温度503~543 K,入口压力4.0~4.3 MPa,CFB颗粒浓度3.9~15.0 kg/m3下进行,研究了上述参数对平行管束中工质流动不均匀性的影响。结果表明:影响工质在管束内流动不均匀性的主要因素包括管外的换热特性、管内的换热特性和管内压降;工质入口温度增加,其在平行管束内的流动不均匀性降低;当工质入口压力高于其临界压力时,入口压力变化对工质整体流动不均匀性影响较小;工质质量流率增加,其流动不均匀性增加;管束外侧颗粒浓度增加,工质流动不均匀性增强;试验条件下,平行管束两侧流动不均系数相对较小。     

电网电压不平衡条件下Vienna整流器控制及电流过零畸变抑制方法EI北大核心CSCD

当电网电压不平衡时,Vienna整流器的直流侧和交流侧将分别出现偶次谐波和奇次谐波,并且电流的过零畸变将会加剧。因此,在电网电压不平衡时,该文建立Vienna整流器在双dq坐标系下的数学模型,计算电流与输出电压之间的夹角,分析基于不同控制目标的2种控制方法及其电流过零畸变,提出一种可以在全调制度范围内最大程度降低电流过零畸变的调制方法,称为垂足近似合成法,所提方法在电网平衡和不平衡时均适用。最后,搭建额定功率为4.6kW的Vienna整流器实验样机,实验结果验证所提方法的可行性和优越性.     

雷电冲击下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体的协同现象EI北大核心CSCD

近年来在气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中开始逐步使用低SF6混合比的SF6/N2混合气体作为绝缘介质,用以替代纯SF6气体。为了在电力设备中更好地应用SF6/N2混合气体,在极不均匀电场、正负两种极性雷电冲击(LI)下,通过实验分析研究了较低SF6混合比的SF6/N2混合气体的放电特性与协同现象,并在负极性雷电冲击下发现了反常的负协同效应。研究发现:负极性雷电冲击下,N2的击穿电压随气压的升高趋势显著高于SF6与SF6/N2混合气体,当气压超过0.3 MPa后,N2的击穿电压明显高于SF6/N2混合气体,甚至在0.5 MPa时超过了纯SF6的击穿电压,即出现了显著的负协同效应,且随着气压的升高,负协同效应明显增强;正极性下仍存在一定的协同效应,但协同效应随着气压降低而减弱,当气压低至0.2 MPa,亦出现了负协同效应。     

空心导线对内冷式风力发电机电磁及冷却特性的影响研究EI北大核心CSCD

采用蒸发内冷式空心导线冷却是提升电机散热性能的一种经济而又有效的方式,针对风力发电机小倾角自循环系统中内冷式空心导线的结构布置形式,分析空心导线对发电机电磁及冷却性能的影响。首先,基于永磁风力发电机恒端电压控制策略对功率因数的敏感度特性进行分析,基于电磁场解析计算研究了空心导线对槽漏抗和漏磁系数的影响。之后,基于传热理论以及小倾角自循环沸腾实验对空心导线的换热能力以及极限热流密度进行研究,分析空心导线尺寸参数对两者的影响。最后,基于电磁和冷却性能的耦合优化求解得到10MW直驱式风力发电机内冷式空心导线的多目标优化帕累托前沿,使得优化方案在兼顾电磁和冷却性能两方面都具有更好的折衷性和准确性,优化方法和策略能够为内冷式风力发电机的优化设计研究提供参考和理论依据。     

非均匀高温超导带材对CORC电缆失超特性的影响研究

高温超导CORC(conductor on round core)电缆失超时的热负荷严重威胁了低温系统和电缆本体的安全稳定运行。受微米级超导薄膜制备工艺等的影响,CORC电缆并绕的多根高温超导带材不均匀。为分析不均匀临界电流对CORC电缆失超特性的影响,该文搭建了基于三维TA方程的有限元模型。以降维的带材曲面为求解区域,以等效的电流密度为求解变量,失超模型在同一几何中表达超导和常导两种属性,构建电流和电势两种约束。在导体域建立降维的热模型,用以考虑损耗和传热的影响;在全局建立等效的电路模型,用以控制并联导体的分流。进一步地,耦合模型考虑温度依赖的接头电阻以模拟CORC电缆带材的烧断和电流的突变。结果表明,非均匀高温超导带材影响了电流重分配的动态响应,加快了局部失超的发展过程。     

火焰条件下间隙的直流电压击穿特性研究EI北大核心CSCD

近年来,多条特高压直流线路建成投运,还有多条直流输电线路正在规划,山火严重威胁到输电线路的绝缘安全和可靠运行,研究火焰条件下间隙的直流电压击穿特性和放电机理具有重要意义,但国内外在山火条件下间隙直流电压击穿特性方面的研究较少。间隙在山火条件下击穿机理涉及火焰温度、电导率和灰烬等个因素,不同植被的燃烧特性决定了这3种因素触发放电的影响程度不同,因而击穿电压存在较大的差异。文中研究典型植被的火焰特性,利用模拟山火对不同影响因素条件下的导线?板间隙直流电压放电特性进行试验研究,分析了山火条件下间隙击穿机理。研究发现间隙在火焰中绝缘强度下降到纯空气的20%左右,直流电压下间隙的击穿存在明显的极性效应。     

超疏水可逆热致变色智能感温涂层的制备及其性能的研究EI北大核心CSCD

电气设备发热往往是故障出现的预兆。因此,温度监测是设备巡检的重要部分。研究选用室温硫化硅橡胶作为基体,通过添加变色微胶囊和二氧化硅纳米颗粒构造微纳复合层级结构,简单喷涂后即可得到智能感温超疏水涂层。制备得到的涂层具有优异的稳定性,即使在紫外线照射、砂纸磨损、胶带剥离和强碱/酸溶液处理后仍保持超疏水性。此外,涂层在表面温度升高时由粉红色变为无色,降低后会变回粉红色,颜色能随温度变化可逆重复变化;单位长度沿面放电电压可达10.62kV/cm。由此,该涂层在保证机械性能、提升电气性能的同时实现了带电设备可逆示温。     

超电晕对输电线路导线、避雷线雷电吸引能力的影响研究EI北大核心CSCD

在雷云电荷或雷电先导的感应作用下,表面缠绕了细线的导线或导体会产生超电晕,不仅能够抑制流注的形成,还能改变周围空间的电位分布,从而对周围导体的上行先导产生影响。因此超电晕近年来被认为在提高防雷性能方面具有良好的应用前景。然而相关研究表明,由于在输电线路防雷应用时超电晕由避雷线表面产生并发展,导致由避雷线表面起始并向上发展的上行先导也被抑制,因此输电线路整体的绕击防雷性能究竟是否提高还有待商榷。基于此,该文针对应用了超电晕的输电线路开展研究,通过建立超电晕与雷电先导同步发展的仿真模型,得到了应用超电晕后导线、避雷线的雷电吸引半径表达式,详细分析了超电晕对导线、避雷线引雷能力的影响,并与未应用超电晕时的引雷能力进行对比,研究结果表明尽管超电晕的应用同时削弱了导线、避雷线的引雷能力,但由于对导线引雷能力的削弱程度更高,使得应用超电晕后的屏蔽失效宽度大幅降低,从而输电线路整体的绕击防雷性能得到提高。最后通过500kV超高压输电线路的实例进行分析与验证。     

交流电场下超疏水涂层表面液滴运动特性的体积效应研究北大核心CSCD

交流电场下超疏水涂层表面液滴的滑动和凝并特性对其污闪特性具有重要影响,为了表征超疏水涂层表面液滴的运动特性,以环氧树脂板为基底利用喷涂法制备了超疏水涂层,测量了均匀电场下超疏水涂层表面不同体积液滴的临界运动场强,并利用基于图像的目标跟踪方法绘制了不同体积液滴的运动轨迹;最后通过仿真计算和理论推导,分析了交流电场下液滴运动机理以及体积对液滴临界运动场强和运动速度的影响。结果表明:液滴体积对其临界运动场强的表现出明显的“体积效应”,0~100μL液滴的临界运动场强在体积为40μL出现一极小值;液滴体积对其临界运动场强影响主要与电晕起始场强和电荷积累量有关;而液滴平均运动速度与体积呈负相关,100μL液滴的平均运动速度较10μL减小了66.7%。     

均匀电场下SF_6气体击穿电压的数值计算及光谱实验研究EI北大核心CSCD

根据流注理论建立反映SF_6气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法（finite element method,FEM）与通量校正传输法（flux corrected transport,FCT）相结合,通过循环迭代求解气体的放电过程,得到其击穿电压及空间电子数密度分布。为了证明上述方法的正确性,以均匀电场中气体间隙5mm为例进行数值计算,并通过搭建气体放电光谱实验平台,测量其击穿电压以及导电通道内的等离子体谱线信息,采用Stark展宽法及光强比值法对谱线进行分析,得到电子数密度等参量。在此基础上,分析气体压强对击穿电压及等离子体导电通道内电子温度、电子数密度的影响,建立宏观参量与微观参量的对应关系。研究结果表明：当气压为0.1~0.4 MPa时,SF_6的击穿电压与压强基本呈线性关系,计算结果与实验值随气压的变化趋势一致,但存在一定误差,最大误差为15.51%。电子温度随气压的升高而逐渐下降,0.4 MPa时降低到3.68×10~4K。等离子体导电通道形成时,空间电子数密度分布均匀,计算得到的平均值与实测数据均随压强的升高而增大,其最大误差为17.02%。所得的实验数据能够在一定程度上验证计算方法的正确性。     

新型电力系统下负载因素对三相油浸式变压器振动噪声特性影响的试验研究北大核心CSCD

为了研究新型电力系统下负载因素对S13-M400/10配电变压器振动噪声特性的影响,文中在半消声室中搭建了振动噪声试验平台探究了该变压器的整体模态及其散热片的振动噪声特性,研究了谐波、不平衡负载、过励磁、过载等因素对于该变压器振动噪声特性的影响。研究结果表明,S13-M400/10配电变压器整体模态频谱复杂,固有频率较多;散热片的振动比相邻的油箱箱体部分振动更强烈;三相不平衡负载中不平衡相为B相时振动、噪声小于不平衡相为A相和C相时的振动、噪声;5次谐波下该变压器振动噪声剧增;过励磁状态下变压器的A计权声压级约以17 dB(A)/kV的速率增长,振动剧增;当二倍额定负载时,变压器基频振动幅值提高3~4倍,但变压器噪声变化幅度小于1 dB(A)。文中研究结果对于变压器测点布置及振动控制具有参考意义。     

不完全信息下基于多代理深度确定策略梯度算法的发电商竞价策略EI北大核心CSCD

在电力现货市场中,发电商竞价行为受多种因素综合影响,且由于信息受限无法做出最优决策,难以实现自身收益最大化。将发电商竞价决策行为建模为马尔科夫博弈过程,提出了基于多代理模型的发电商日前市场竞价模型,应用多代理深度确定性策略梯度(multi-agent deep deterministic policy gradient, MADDPG)算法,分别在IEEE-3节点算例和IEEE-30节点算例模拟发电侧竞价行为。算例分析表明,所提模型通信开销低、训练结果良好,可以在不完全信息条件下提高发电商收益,并实现发电侧报价的激励相容。     

稍不均匀场中负极性振荡型操作冲击电压下的变压器油击穿特性

操作冲击电压对电力变压器的侵袭频率高于雷电冲击电压.目前针对振荡型操作冲击电压和标准操作冲击电压下变压器油击穿特性研究较少,振荡波形更符合工况实际波形.为此采用3、6、12 kHz 3种频率的负极性振荡操作冲击电压(OSI)和标准操作冲击电压(SI),以间距2.5 mm的板一板电极构成稍不均匀电场模型,研究该电场下变压...     

252kV GIS局部放电特高频信号在直线和L型结构中传播特性的试验研究北大核心CSCD

随着高压开关智能化的发展,GIS局部放电在线检测技术得到了越来越多的推广应用。由于内置式局部放电传感器具有较高的传感灵敏度和良好的抗干扰性能,目前在252 kV及以上电压等级的GIS产品上出厂时都要求安装内置式局部放电传感器,内置式局部放电传感器在GIS上布置的合理性尤为重要,因此需要开展局部放电信号在GIS中传播特性的研究。文中采用频谱仪和同步扫频信号发生器测量不同位置局部放电传感器的插入损耗及波形图,试验研究了局部放电产生的电磁波在252 kV GIS典型结构(直线型和L型结构)中的传播特性。结果表明:局部放电UHF信号在252 kV GIS中沿直线距离平均衰减为0.37 dB/m,经过一个L型结构衰减5.5 dB,研究结果可以为局部放电内置传感器在GIS上的布置提供理论指导。