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GIS设备发热机理与检测方法研究

GIS设备发热机理与检测方法研究

作者：黄孟丹武汉理工大学

学位级别：硕士

随着GIS设备投入量及使用时间的增加,发热故障越来越突出,而GIS设备密封在充有SF气体的金属外壳内,内部发热不易察觉,现有发热检测方式不能够有效监测设备发热情况。本文基于此现象,围绕GIS设备的发热故障特征、发热机理、发热检测方法... 详细信息

随着GIS设备投入量及使用时间的增加,发热故障越来越突出,而GIS设备密封在充有SF气体的金属外壳内,内部发热不易察觉,现有发热检测方式不能够有效监测设备发热情况。本文基于此现象,围绕GIS设备的发热故障特征、发热机理、发热检测方法开展研究,根据仿真计算得到各部件间发热温升规律,对不同情况下的GIS设备,提出相应的发热检测方法建议及应用需求分析。具体研究内容分为如下:(1)介绍了GIS变电站及主要设备,并对主要发热设备——母线、隔离开关的发热故障特征,进行重点分析。(2)采用传热学理论,研究了GIS设备的发热机理,主要对母线、隔离开关的热源及热量传递过程进行研究分析。(3)根据GIS母线、隔离开关的实际结构,建立了简化的物理模型,分别模拟了工频、短路情况下的温升,通过涡流场计算,模拟热源的产生,并进行涡流场-温度场-流场多物理场耦合计算,分析温升结果。(4)对GIS设备的发热检测方法进行了工程应用需求分析。根据温升仿真结果,对现有GIS设备的常用发热检测方法,进行检测原理介绍、检测特征分析、检测方式工程应用范围、对象、传感器的选择与安装进行分析。为GIS不同设备、不同使用情况的发热检测提供建议。(5)GIS母线导体、隔离开关动、静触头处,建议采用声表面波测温与红外辐射测温相结合的方法,并对发热检测装置的选择及安装布置方式进行研究。通过理论研究、仿真及检测方法工程应用需求分析,得到:(1)GIS设备中母线及隔离开关的发热严重,发热现象主要表现为烧蚀、烧融、烧毁等,发热原因主要有单相短路致热、接触电阻增大致热、绝缘设备出现裂纹、存在异物等引起放电烧蚀致热。(2)通过发热机理分析可以得到:(1)GIS母线的热源来自导体通流后的焦耳损耗、外壳的涡流损耗及太阳辐射;热量传递主要指母线导体、外壳自身固体传热与辐射,导体、外壳、SF气体及环境温度之间的传热与辐射;(2)GIS隔离开关的热源与母线类似,但需要加入接触电阻带来的电阻损耗;热量传递过程与母线类似,需要加入屏蔽罩自身传热及与SF气体间的传热。(3)工频、短路情况下温升仿真,可以得到:(1)水平放置的GIS母线、隔离开关温度上高下低,横截面温度分布、气体流速分布左右基本对称;(2)环境温度为20℃时,随通流时间增加,母线导体、外壳温度先快速增加,之后温升变慢,最终趋于稳定,导体温度略大于外壳温度;隔离开关触头及屏蔽罩温升明显,外壳随导体触头温度,发生微小、非线性、正相关变化。(3)GIS隔离开关发热更加严重,母线及隔离开关热平衡状态时,上层温差较小,气体对流明显,下层温度梯度分明,对流很小,温度最高点在某一相导体、动静触头的正上方附近,最低点均出现在外壳最下部,温度检测可将设备温度最高点作为检测部位;(4)对于将投入运行及故障停电后的GIS设备,建议采用回路电阻法,判断有无因接触不良引起发热的部位;对于已投入运行的GIS设备的发热检测,建议采用红外热像法,通过测量外壳表面温度,反推内部触头温度及过热点位置;对于新设计研制的GIS隔离开关,可以在设计过程中采用声表面波法,红外辐射法或分布式光纤光栅法来进行温度监测。(5)GIS母线导体的发热检测,建议采用红外热像法整体测温,对母线节点处、隔离开关动、静触头处,建议采用声表面波测温与红外辐射测温相结合的方法,GIS触头的发热检测依据温升范围及仿真结果,进行传感器的选择、布置。根据上述内容,本文的创新点如下:(1)根据GIS设备的发热故障特征,模拟工频及短路情况下GIS设备的温升;(2)对常用发热检测方式,在GIS测温方面的应用需求进行分析。

关键词： GIS设备故障特征温升计算发热检测需求分析

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GIS设备发热研究进展

高压电器 2020年第12期56卷 24-33页

作者：黄孟丹肖纯杨芷宁庞文龙吴细秀武汉理工大学自动化学院武汉430070

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS),由于其封闭特性,内部故障难以及时检测。对GIS设备的故障进行分析,发现GIS的发热问题突出,常造成设备烧毁甚至系统停电。通过分析GIS设备的发热现状,发热理论研究和发热检测方式,研究GIS设备的发热进展... 详细信息

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS),由于其封闭特性,内部故障难以及时检测。对GIS设备的故障进行分析,发现GIS的发热问题突出,常造成设备烧毁甚至系统停电。通过分析GIS设备的发热现状,发热理论研究和发热检测方式,研究GIS设备的发热进展。结果表明要使温升计算精确有效,需要考虑多场耦合,且考虑因素应与计算复杂度、时效性相结合。在GIS设备发热机理的基础上,简述了GIS设备的各发热故障检测方法,如回路电阻法、红外测温法和光纤光栅测温,并进行对比分析,得到各方法的优缺点。通过讨论GIS设备发热的研究现状及不足,指出了发展趋势,为进一步研究GIS设备发热情况提供一定的指导。

关键词： GIS设备发热现状发热机理发热检测方法

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“长虹腾空,飞阁镇流”——通济桥

宁波通讯 2015年第2期 80-81页

作者：陈怡黄孟丹

余姚城区中心的舜江楼南侧,有一座凌空横跨姚江的三孔石桥。该桥南北走向,始建于北宋庆历年间（1041-1048）,取名德惠桥,后易名虹桥;因为木桥,此后三毁三建。至元代至顺三年（1332）改筑石桥,下设三洞,定名为通济桥。当时,在整个浙东地... 详细信息

余姚城区中心的舜江楼南侧,有一座凌空横跨姚江的三孔石桥。该桥南北走向,始建于北宋庆历年间（1041-1048）,取名德惠桥,后易名虹桥;因为木桥,此后三毁三建。至元代至顺三年（1332）改筑石桥,下设三洞,定名为通济桥。当时,在整个浙东地区尚无如此大跨度的圆洞大石桥,故称之为＂浙东第一桥＂。

关键词：通济桥镇流浙东地区舜江至顺三建易名三年城区中心德惠

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聚焦名城宁波——保护与建设成果图片展(余姚、慈溪篇)

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宁波通讯 2010年第2期 38-39页

作者：李璇黄孟丹桑金伟

历史文化，是一座城市的灵魂。浙江省首批历史文化名城——余姚，一水中流，双城合璧。秦时置县，史有“东南最名邑”、“文献名邦”之誉。古老的河姆渡遗址、田螺山遗址，用最坚强的存在诉说着余姚的深沉与厚重；始于北宋的金冠村，建... 详细信息

历史文化，是一座城市的灵魂。浙江省首批历史文化名城——余姚，一水中流，双城合璧。秦时置县，史有“东南最名邑”、“文献名邦”之誉。古老的河姆渡遗址、田螺山遗址，用最坚强的存在诉说着余姚的深沉与厚重；始于北宋的金冠村，建于元代的舜江楼和通济桥，刻满历史与诗句的归胜山，用最动人的方式倾吐着余姚的智慧与能力；明代著名思想家、教育家王阳明，明未清初著名思想家黄梨洲……在此诞生的先贤们，则用最深刻的见解诠释着舍姚的文化与底蕴。

关键词：历史文化名城余姚河姆渡遗址图片成果保护宁波聚焦

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CFRP高速干切过程中铣削力及工件表面损伤的试验研究

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表面技术 2025年

作者：张韬邓刘云李英之黄孟琼薛喆孙方宏无锡职业技术学院机械技术学院张家港市微纳新材料科技有限公司上海交通大学机械与动力工程学院

目的研究适用于碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）铣削加工的极限切削速度，并探讨切削参数与切削力、CFRP加工表面质量之间的关系。方法基于正交试验，利用高速加工中心及自制的金刚石涂层立铣刀对T300CFRP板进行铣削试验研究，并采... 详细信息

目的研究适用于碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）铣削加工的极限切削速度，并探讨切削参数与切削力、CFRP加工表面质量之间的关系。方法基于正交试验，利用高速加工中心及自制的金刚石涂层立铣刀对T300CFRP板进行铣削试验研究，并采用KISTLER测力仪及PG1000显微镜监测切削力及工件表面质量。结果适度增加切削速度至300m/min和进给量至400-600mm/min，可有效减小切削力；通过极差分析可得出切削参数对主切削力影响程度为：径向切削深度＞轴向切削深度＞主轴转速>进给量。当切削力较小且辅以合理的加工参数时（如：切削速度300m/min；进给量800mm/min；轴向切深1.5mm；径向切深3mm），可有效避免CFRP工件表面产生毛刺、崩边等缺陷，并获得较高的材料去除率。结论切削速度范围在264-300 m/min时，有助于改善CFRP工件的表面质量。超过此切削速度会导致切削力增大，增加工件损伤的风险。

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料金刚涂层刀具高速干切切削力毛刺

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TiO2基自洁净玻璃的研究及应用进展

表面技术 2025年

作者：王鑫娈任璐倪嘉鲍田孟丹施宇黄文成硅基材料安徽省实验室苏州科技大学土木工程学院

经济的蓬勃发展和人民生活水平的提高使建筑节能及生活节能备受关注。玻璃作为在高层建筑中常见的建筑材料，存在着易被灰尘及空气污染的问题。TiO2基自洁净玻璃满足了自动清洁、降解表面污染物、降低人工清洁成本、减轻环境污染负担等... 详细信息

经济的蓬勃发展和人民生活水平的提高使建筑节能及生活节能备受关注。玻璃作为在高层建筑中常见的建筑材料，存在着易被灰尘及空气污染的问题。TiO2基自洁净玻璃满足了自动清洁、降解表面污染物、降低人工清洁成本、减轻环境污染负担等需求，因此TiO2基自洁净玻璃的大力发展显得尤为重要。本文系统地从自洁净机理、TiO2基自洁净玻璃的发展历程、制备工艺、膜层表面改性四个方面综述了TiO2基自洁净玻璃的研究进展。首先，从自洁净机理入手，阐述了TiO2光催化性能和光致超亲水性能的基本原理，概括了国内外TiO2基自洁净玻璃的发展历程。其次，探讨了化学气相沉积法、磁控溅射法、液相沉积法和溶胶-凝胶法四种TiO2基薄膜的制备工艺，进而综述了离子掺杂、氧化物复合、石墨烯掺杂以及聚合物辅助等改性途径的研究进展，梳理了复合薄膜相较于纯TiO2薄膜的性能优势以及其光催化性能和光致超亲水性能得到相应改善的原因。最后对TiO2基自洁净玻璃的研究进行总结，为其未来的应用推广提供了参考。

关键词：自洁净玻璃 TiO 基膜层光催化亲水性掺杂

城市化背景下京津冀地区遥感植被物候的变化特征

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应用生态学报 2025年

作者：花艺玮孟丹胡非凡赵月张聪聪李小娟首都师范大学资源环境与旅游学院水资源安全北京实验室北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地资源环境与地理信息系统北京市重点实验室保定市自然资源和规划局

城市环境面临不透水面增加、城市热岛效应加剧以及空气污染严峻等多重挑战，对城市的植被物候造成一定影响。本研究对2002—2021年京津冀地区的MOD13Q1增强植被指数数据进行时间序列重构，基于动态阈值法提取出关键植被物候参数，探究... 详细信息

城市环境面临不透水面增加、城市热岛效应加剧以及空气污染严峻等多重挑战，对城市的植被物候造成一定影响。本研究对2002—2021年京津冀地区的MOD13Q1增强植被指数数据进行时间序列重构，基于动态阈值法提取出关键植被物候参数，探究动态城市化梯度下植被物候的变化特征。结果表明：研究期间，京津冀东南部地区的生长季开始期(SOS)较早、中部和西南部地区的生长季结束期(EOS)较晚，中部和东南部地区的生长季长度(GSL)较长；京津冀大部分地区的SOS提前，EOS推迟，导致GSL显著延长。不同植被类型的物候趋势总体一致，但具体表现各异：农田的SOS提前幅度最大，森林的EOS推迟幅度最大，农田的GSL延长幅度最大。2002—2021年，不透水面占比(ISP)每增加10%，SOS平均提前1.28 d，EOS平均会推迟1.33 d，GSL平均延长2.2 d。此外，随着ISP增强，地表温度先升高，ISP到达40%后趋于稳定；随着地表温度升高，SOS呈现先提前后推迟趋势（拐点地表温度为23 ℃），EOS呈现先推迟后提前趋势（拐点地表温度为20 ℃），推测这一结果与光温周期耦合调控物候有关。植被物候在动态城市化梯度下的响应程度展现出显著差异，地表温度作为重要环境因素，对城乡物候差异的形成具有重要影响。

关键词：植被物候增强型植被指数城市化梯度地表温度