金具结构对动车组受电弓支柱绝缘子附近区域电场分布的影响分析

动车组车顶受电弓支柱绝缘子高压侧金具结构会影响绝缘子表面电场强度的分布均匀度,电场不均匀会造成绝缘子闪络频次增加。为此,基于静电场理论,联合Solidworks软件和有限元软件静电场模块仿真分析了金具结构对绝缘子附近空气域及绝缘子表面电位、电场分布变化的影响,优化设计金具结构并试验验证其效果。研究结果表明,现有连接方式下高压侧金具连接处附近场强分布不均匀,优化后的连接金具可有效降低局部区域电位梯度,电位梯度的降低有助于减小闪络故障的发生频次。文中研究结果可为后续动车组受电弓绝缘子结构优化设计及试验验证提供参考。     

运行里程对高速动车组车顶硅橡胶复合绝缘子工频闪络电压的影响

为研究运行里程对高速动车组车顶硅橡胶复合绝缘子工频闪络电压的影响,以不同运行里程的CRH-2型动车组车顶硅橡胶复合绝缘子为研究对象,通过试验测得各绝缘子干闪电压、湿闪电压及污闪电压的变化规律;分析各绝缘子的憎水性变化趋势,对不同运行里程下其工频闪络电压的变化机理进行解释。结果表明:随着运行里程的增加,绝缘子的干闪电压值无明显变化;长时间运行时,受老化及风沙侵蚀等作用,各绝缘子的憎水性逐渐降低,使其湿闪电压及污闪电压均随运行里程的增加而下降;运行里程小于360万km的绝缘子污闪电压值均高于40 kV,满足动车组车顶硅橡胶复合绝缘子入网考核指标要求。研究结果可为动车组车顶硅橡胶复合绝缘子污闪事故的风险预防提供依据。     

动车组车顶硅橡胶复合绝缘子干湿闪特性分析北大核心CSCD

动车组车顶高压系统是动车组运行过程中从接触网可靠获取动力的主要部件,长期暴露在大气中的车顶绝缘子一旦发生闪络故障,将会造成动车组供电中断或趴窝故障。文中以一种新型动车组车顶硅橡胶复合绝缘子为对象,采用持续升压法对8只绝缘子开展干湿闪络试验。试验结果表明,绝缘子干闪电压均大于140 kV,标准差小于3%;湿闪电压值大于120 kV,标准差小于3%;干湿闪电压值均满足动车组车顶绝缘子入网考核值100 kV、85 kV;湿润绝缘子表面用水电导率越高,放电电弧出现的时间越早,用相机拍摄到的电弧越明显;当低压侧金具被完全包覆时,多次闪络可造成包覆低压金具的护层边缘出现明显的烧蚀,烧蚀后的护层可能会在高速气流作用下被撕裂,建议后续的绝缘子结构优化设计中不完全用绝缘护层包覆低压金具。为解释干湿闪电压及放电过程差异,构建包含水滴或积水的三维模型,分析伞裙表面离散水滴或积水对伞裙表面附近空气域电场分布的影响。仿真结果表明:水滴或积水的存在畸变了其附近的电场强度,畸变后的电场值可达表面干燥时电场值的百倍。研究结果可为后续动车组车顶硅橡胶复合绝缘子结构优化设计提供参考。     

雾霾天气下动车组支柱绝缘子表面污秽分布规律

动车组运行过程中的高速气流影响绝缘子表面污秽分布特性。为在试验室内有效模拟雾霾天气对动车组车顶支柱绝缘子积污及闪络特性的影响,研究在严重污染气候条件下在网运行动车组绝缘子表面污秽分布规律具有重要的工程实用价值。应用比较分析方法,采集不同空气质量指数(AQI)条件下的污秽样本,分析等值附盐密度(ESDD)、不可溶物密度(NSDD)、等值灰盐比KN/E和上下表面污秽不均匀度KNSDD、KESDD分布规律。研究结果表明:针对SC-400C型环氧树脂基复合绝缘子,其NSDD、ESDD、KN/E及KNSDD、KESDD最大值均出现在绝缘子中部伞裙处,不同部位伞裙表面污秽分布具有明显的波动性。除7号伞裙上下表面污秽量无明显差异外,其余伞裙上表面污秽量均大于下表面污秽量。伞裙表面脏污程度同空气质量指数AQI呈现出正相关关系,AQI指数对ESDD有显著影响。     

局部热源对电力变压器内部温度分布的影响分析

油浸式电力变压器是电力系统的主要电气设备,其运行可靠性对电力系统的安全运行有重要的影响,在生产、安装及运行等过程中可能会破坏其绝缘结构,导致变压器内部产生局部放电现象甚至击穿。本文以S9-M-100/10型号的油浸式配电变压器为研究对象,仿真分析变压器正常运行、匝间短路及层间短路三种状态下变压器内部电磁场及温度场的分布规律。仿真结果表明,正常状态下变压器铁芯、高低压绕组之间的油隙撑条帘处及高压绕组中间位置的温度较高;存在匝间及层间短路故障时,变压器故障部位的电磁损耗加剧,温度骤升;两种故障对变压器内部温度场的影响不同,且匝间短路故障对其附近温度的影响较明显。分析结果可为解释变压器热性故障及故障分类提供参考。     

高速气流条件下污秽颗粒在复合绝缘子表面的沉积判据

研究高速气流条件下的绝缘子积污对沙尘暴、动车组高速运行等状况下的绝缘子清洗、预防污闪等工作具有重要指导意义。提出了污秽颗粒在复合绝缘子表面的沉积判据,结合该判据建立了高速气流条件下复合绝缘子积污的计算流体力学(CFD)模型。以动车组高压隔离开关绝缘子为对象进行了算例分析,通过实验以及与相关文献结果对比,从污秽分布特性的角度验证了沉积判据及计算流体力学模型的有效性。仿真分析了不同粒径下的绝缘子积污,表明粒径对绝缘子积污有较为明显的影响。当粒径较小时,漩涡碰撞为污秽颗粒与绝缘子碰撞的主要方式,此时碰撞和沉积可能发生在迎风面和背风面;当粒径较大时,惯性碰撞为污秽颗粒与绝缘子碰撞的主要方式,此时碰撞和沉积只发生在迎风面;当粒径大到一定程度时,迎风面和背风面均不会发生沉积。     

抑制冰棱桥接的斜腕臂复合绝缘子结构设计

低温高湿环境中接触网斜腕臂绝缘子覆冰时，小伞边缘的冰棱延伸到大伞边缘会形成微小气隙，该气隙被击穿后会造成爬电距离大幅下降，严重时可能会诱发闪络故障。为此在分析现有斜腕臂绝缘子伞裙表面液滴滑落轨迹及冰棱生长过程的基础上，设计了一种伞裙垂直于水平面的异型伞裙斜腕臂绝缘子。同现有绝缘子相比，异型伞周向不对称，绝缘子最小爬电距离值有所减小。为满足规范要求的爬电距离值，计算并确定局部需加装的超大伞数量及超大伞直径等参数。仿真计算优化前后绝缘子的电场分布特性，3D打印绝缘子模型并分析伞裙结构对电场分布及覆冰特性的影响。仿真与试验结果表明：液滴在优化后的异型伞裙表面滑落时，小伞边缘的液滴不会流经大伞边缘，相邻大小伞边缘的冰棱无桥接，且优化绝缘子的覆冰闪络电压值比原始绝缘子提高了13.2%；比较小伞冰棱附近三维截线的电场分布，伞裙优化后截线场强的峰值有明显下降，下降幅度为77.84%。该研究提出的异型斜腕臂绝缘子伞裙设计方案可为改善低温高湿环境中接触网斜腕臂绝缘子的覆冰性能提供参考。     

GIS盆式绝缘子典型缺陷对其电场分布的影响北大核心CSCD

气体绝缘金属全封闭组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在生产、运输、安装过程中,其内部可能存在缺陷引起局部场强畸变,从而导致绝缘介质范围内气体放电或击穿。为了研究GIS盆式绝缘子缺陷对其电场分布的影响,本文以252 kV GIS母线腔体为对象,结合三维制图软件SolidWorks和有限元分析软件Comsol建立了GIS的仿真计算模型。仿真分析了悬浮颗粒粒径、圆柱气隙缺陷高度、沿面裂纹长度对盆式绝缘子电场分布的影响。研究结果表明:当悬浮金属颗粒粒径1 mm≤D≤2 mm时,粒径越大,悬浮颗粒缺陷附近的最大电场强度越高且呈M型分布,位于凹侧的悬浮金属颗粒比凸侧颗粒对盆式绝缘子场强的影响大;当气隙缺陷的高度2 mm≤h≤4 mm时,气隙高度增大,缺陷附近的最大场强减小,但下降幅度小于3%,且电场分布呈“兔耳”形状;当沿面裂纹缺陷的长度5 mm≤l≤9 mm时,裂纹长度增加,缺陷附近的最大电场强度降低,且电场分布呈Z字型。总体来说,上述3种典型缺陷中,盆式绝缘子两侧的悬浮金属颗粒引发的局部电场畸变程度最大。文中研究结果可为GIS盆式绝缘子典型缺陷故障类型的诊断提供参考。     

基于相关性和类间差异度的放电声信号特征量选择与降维

为准确高效地诊断电气设备放电故障类型，实现多维特征的有效降维，提出了基于相关性和类间差异度的特征量选择与降维方法。首先，搭建模拟放电可听声信号采集平台，利用交叉小波变换分析信号的相关主成分，获得信号特征频带及其对应的离散小波重构时域分量，提取不同类型放电声信号的多维时域特征；然后，利用Pearson相关系数矩阵分析特征量之间的相关性，结合各特征类间差异度和类内离散度，优选出特征量进行识别效果检验；接着，以参数优化的支持向量机识别准确率为维度选择判据，依据准确率变化规律确定最终维度和特征；最后将该文方法与传统降维算法进行对比，并探究不同干扰模式对该文方法的影响。结果表明：所提方法相对传统降维算法保留了原始特征属性，最终所选特征的识别准确率超过96%，为特征降维提供了有效判据。