高速列车车顶绝缘子的研究进展

高速列车车顶绝缘子是车顶高压设备的机械支撑部件,同时实现接触网与车顶的高压电气隔离,车顶绝缘子闪络将会导致列车供电中断甚至停运。由于中国高铁运行环境的特殊性和严酷性,在高铁运营初期由车顶绝缘子闪络而引起的事故频发,严重影响了高铁的安全运行。随着对相关科学问题研究的持续深入,车顶绝缘子闪络而导致的事故大大减少,但是还未从根本上解决此类问题。综述了高速列车车顶绝缘子在材料与结构、高速气流和污秽条件下的积污闪络特性、强风沙条件下的闪络特性、绝缘状态在线监测、老化试验方法及老化试验平台等方面的研究进展,并对今后的研究工作重点提出了展望。     

避雷线绝缘架设对杆塔雷电流分配的影响

建立了避雷线全线绝缘架设的输电线路雷击模型,研究了雷电流幅值、杆塔接地电阻和杆塔档距对杆塔处雷电流分配特性的影响规律。研究结果发现:雷电流较小的情况下,雷电流分配主要受避雷线绝缘间隙击穿个数的影响;如雷电流幅值为1 k A时,避雷线绝缘架设和直接接地时的分流系数最大差别为9%;雷电流幅值大于20 k A,击穿间隙个数等于或大于5个时,雷电流分配不再受避雷线绝缘架设的影响,而是主要受杆塔接地电阻的影响。因此计算线路的耐雷水平时不需要考虑避雷线绝缘架设的影响。     

青藏铁路接地网设计中的遗传优化神经网络

为了提高青藏铁路变电站接地网设计准确度,同时解决CDEGS软件价格高,运算、操作复杂的问题,建立了用于青藏铁路接地网设计的遗传优化神经网络。首先分析了影响接地网接地电阻的主要因素,提出了接地网电阻系数的概念,根据CDEGS软件数据建立了求解接地网接地电阻的BP神经网络,为了提高网络的计算精度,根据青藏铁路接地网的实际情况确定了接地网网格数、长宽比和面积的选择范围,采用遗传算法对BP神经网络的训练过程进行优化。通过与实际计算对比表明,该遗传优化神经网络具有较高的准确性和可信度,且简单易行,可代替CDEGS软件,为青藏铁路沿线变电站接地网的设计提供帮助。     

接触网引雷范围划分及跳闸率的计算方法

为了对接触网的雷击可靠性进行评估,根据接触网雷击过电压的产生途径,将其分为3种主要的雷击类型,提出了接触网雷击类型与雷电先导的位置有关。结合电气几何模型的基本原理,建立了单线区段和复线区段接触网的电气几何模型,给出了回流线、承力索的暴露弧范围,并推导了各暴露弧的交点坐标方程组,利用该方程组可以求得不同雷击类型的引雷范围。结合电力行业标准DL/T 620—1997中推荐的雷电流幅值分布概率与建弧率公式,分别给出了3种不同雷击类型的跳闸率计算公式以及总跳闸率的评估方法;并利用该方法计算了电气化铁路的雷击跳闸率,发现直供方式下复线区段的雷击跳闸率低于单线区段,提出了回流线对承力索的屏蔽作用是造成该现象的主要原因。     

地形结构及参数对特高压直流地电流散流特性的影响分析

直流接地极注入电流会对周边电力设施产生不利影响,而地形结构是特高压直流地电流散流特性的重要影响因素。为此,根据接地极极址的不同情况,分别建立了水平双层及复合分层的地形结构。首先,由镜像法和行波法消除了土层间的界面效应,进而推导出一种求解地中电流密度的简易算式,形式简单,易于大规模编程计算。其次,通过软件建模仿真,验证了提出的算式的准确性及可行性。最后,依托工程案例,研究了地形结构及参数对直流地电流散流特性的影响规律。提出的算式可用于特高压直流地电场的计算,对于深层土壤电阻率的测量、交流系统及埋地设施的选址均有一定的指导意义。     

频繁开断下车载真空断路器寿命试验方法的讨论

车载真空断路器(VCB)是动车组受能控制系统的关键部件,对动车组的安全稳定运行非常重要。但车载断路器的工作状况特殊,使得其寿命特征与电力系统断路器存在较大区别。因此,普通断路器的寿命试验方法不能完全适用于车载断路器。笔者以CRH2A型动车用断路器为对象,提出了一套完整的寿命试验方法,主要分为工频耐压试验、冲击耐压试验和机械寿命试验,检测灭弧室内触头的接触电阻,分别得到接触电阻、工频和冲击耐受电压与开断次数的关系,从中能分析出VCB的机械和电气寿命的极限。     

土壤结构对直流入地电流分流特性的影响研究

高压直流输电系统单极大地回路运行时,从大地返回的直流电流通过接地网流入变压器中性点,从而引起变压器噪声增大、发热加剧等一系列不良后果。利用CDEGS软件对交直流互联系统进行建模仿真,直流输电系统以单极大地回线方式运行时,依据3种土壤分层结构分别计算了流经变压器中性点的直流电流量,得出了交流电网直流电流分布图。仿真结果表明:流经变压器中性点的直流电流因距离接地极的远近而变化,距离接地极越近,流经变压器中性点的直流电流量绝对值越大,近似呈对数函数形式分布;流经交流架空线路的直流电流值与土壤的分层结构、交流电网的拓扑结构以及距离直流接地极的远近相关。     

超高频法提取方波脉冲下的局部放电信号

设计了一种用于检测局部放电信号的套筒单极子天线传感器,并对其结构和性能进行了分析。通过天线参数的优化设计,改变输入阻抗,得到满足检测要求的驻波比(VSWA<2)和带宽特性(400~1 100 MHz)。同时研制了一套方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统,并用该系统对纳米耐电晕聚酰亚胺薄膜进行局部放电测试。结果表明:该套筒单极子天线传感器适用于局部放电信号的提取,该方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统具有较好的信噪比和灵敏性,能够达到检测绝缘状况的要求。     

共走廊同塔交直流输电线路电磁耦合分量的计算分析

为了充分利用架空线路走廊,交直流同塔输电将是电网未来发展的趋势,开展同塔交直流线路间电磁耦合干扰研究具有重要意义。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了双回交流与单回直流同塔输电线路耦合模型,研究了交流线路不同排列方式、导线相序和运行状态对直流线路电磁耦合的影响,计算了耦合地线以及耦合地线根数变化对直流线路电磁耦合的屏蔽效果。研究结果表明:交流线路呈倒三角且相导线采用ABC/ACB相序排列时,直流线路上的电磁耦合分量较小;交流线路故障严重破坏了电气参数的平衡,导致直流线路电磁耦合分量变大;耦合地线根数越多,屏蔽效果越好,耦合地线根数达到一定数量时,屏蔽效果将趋于饱和。     

高压脉冲电压下聚酰亚胺的电老化机理

在高压脉冲电压下对聚酰亚胺膜的绝缘寿命、不同条件老化后试样的表面形貌及热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)进行了测试。TSC曲线在20~200℃温区内由I峰和II峰两个单峰叠加而成。通过图谱分析发现聚酰亚胺膜早期电老化时陷阱的发展可用陷阱理论解释,但老化后期陷阱理论中陷阱密度变化规律的描述不再适用。电老化主要破坏聚酰亚胺内II峰对应的大分子链,I峰对应的分子链中小运动单元破坏并不严重。聚酰亚胺膜的寿命与频率成反比,频率越高对大分子链的破坏速度越快,表明通过II峰对应的活化能和电荷变化量来判断聚酰亚胺的绝缘老化程度是可行的。