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大胜关长江大桥轨道交通接触网避雷器选型及配置研究

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2021年第12期44卷 1617-1620,1688页

作者：李量孙峥朱德贵向念文南京地铁建设有限公司江苏南京210017 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

针对南京大胜关长江大桥轨道交通接触网雷击问题,文章提出在支柱绝缘子上并联安装带串联间隙金属氧化物避雷器的方案,从结构型式选择、电阻片参数、串联间隙距离和避雷器本体参数4个方面进行避雷器选型,并分析逐基支柱安装避雷器和隔基... 详细信息

针对南京大胜关长江大桥轨道交通接触网雷击问题,文章提出在支柱绝缘子上并联安装带串联间隙金属氧化物避雷器的方案,从结构型式选择、电阻片参数、串联间隙距离和避雷器本体参数4个方面进行避雷器选型,并分析逐基支柱安装避雷器和隔基支柱安装避雷器2种配置方式的雷电防护效果。仿真分析给出接触网用避雷器参数,并且建议接触网避雷器配置方式采用逐基支柱安装避雷器的方案。

关键词：避雷器选型避雷器配置接触网雷电防护

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风电机组叶片雷击风险分布特征

中国电机工程学报 2023年第9期43卷 3651-3663页

作者：顾建伟陈维江黄胜鑫何天宇边凯时卫东向念文中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国家电网有限公司北京市西城区100031 电力规划设计总院北京市西城区100120 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009

风机叶片极易遭受雷击损伤,严重威胁风电场安全稳定运行。该文基于自洽先导起始发展模型,提出雷击叶片表面任一位置计算方法,建立叶片下行雷击风险分布计算模型。定义地面雷击截收区域和临界叶尖保护失效雷电流,考虑雷电流幅值、叶片旋... 详细信息

风机叶片极易遭受雷击损伤,严重威胁风电场安全稳定运行。该文基于自洽先导起始发展模型,提出雷击叶片表面任一位置计算方法,建立叶片下行雷击风险分布计算模型。定义地面雷击截收区域和临界叶尖保护失效雷电流,考虑雷电流幅值、叶片旋角和叶片长度,计算不同装机容量叶片雷击风险分布。结果表明,叶尖保护范围随雷电流幅值的降低而降低;临界叶尖保护失效雷电流随叶片旋角的增加而减小。靠近叶尖区域的雷击风险随叶片长度的增加而减小。该文将叶片划分为Z1、Z20和Z21区域,分析不同区域叶片雷击击穿过程,建议对不同区域进行差异化雷电防护。

关键词：风电机组叶片雷击风险叶片旋角自洽先导起始与发展模型

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柔性低频输电系统换流站故障后瞬态过电压

高电压技术 2023年第9期49卷 3762-3773页

作者：赵泽昕陈维江赵国亮韩彬向念文倪晓军中国电力科学研究院有限公司北京100192 先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209 国家电网有限公司北京100031 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310000

柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低... 详细信息

柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低频输电系统换流站典型拓扑和参数,建立了过电压仿真模型,对典型故障后瞬态过电压进行仿真研究;结合故障后过电压产生特点,将故障后的过程分为4个暂态阶段,分别分析了各阶段中不同位置的过电压特征以及产生原因。在考虑不同的故障工况和对应保护动作策略的条件下,仿真计算了换流站关键位置和设备的最大瞬态过电压水平,提出了换流站避雷器配置方案,并验证了其对瞬态过电压的抑制效果。研究结果表明:故障发生、换流器控制响应、换流器闭锁以及断路器断开的4个瞬态过程均会在换流站内不同位置产生过电压,其中换流器闭锁阶段的过电压水平最高;在不考虑抑制措施时,220 kV区域的瞬态过电压标幺值可达3.28,桥臂电抗器端间过电压标幺值可达3.83;所提避雷器配置可以有效抑制过电压,且各避雷器吸收的能量符合要求。研究结果可为柔性低频换流站参数设计及绝缘配合提供依据。

关键词：柔性低频输电模块化多电平矩阵式变换器瞬态过电压换流站短路故障

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基于响应面法的变压器绕组电磁力高效计算

中国电机工程学报 2024年第16期44卷 6685-6696,I0033页

作者：陈志伟何云翔黄胜鑫向念文齐冬莲吴杰丁立健合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽省合肥市230601

为解决传统有限元法求解绕组电磁力速度慢、模型参数固定等问题,该文提出将响应面拟合计算的方法运用在变压器绕组电磁力的计算上,实现在不同工况的绕组电流下的变压器绕组电磁力的快速计算分析,且能考虑到绕组辐向形变对其所受电磁力... 详细信息

为解决传统有限元法求解绕组电磁力速度慢、模型参数固定等问题,该文提出将响应面拟合计算的方法运用在变压器绕组电磁力的计算上,实现在不同工况的绕组电流下的变压器绕组电磁力的快速计算分析,且能考虑到绕组辐向形变对其所受电磁力的影响。首先,采用有限元软件对一台三相变压器进行参数化建模和“场-路”耦合仿真,由此得出该变压器绕组的电流、漏磁、电磁力分布规律;其次,通过设计的电磁力测量实验设计,比较仿真计算与实验测算的漏磁和电磁力分布,验证该文所建立模型的可靠性。最后,结合试验设计(design of experiments,DOE)和拉丁超立方采样开展绕组电磁力响应面设计,构建绕组辐向、轴向电磁力与特定规律下的绕组形变和绕组电流的拟合关系,并验证响应面计算的精度。该方法能为电力变压器绕组抗冲击能力的提升及电力设备数字化分析提供技术参考。

关键词：变压器绕组电磁力响应面法快速计算数字孪生

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高速铁路弓网分离电弧高频有源干扰仿真分析

合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第11期46卷 1467-1471页

作者：曹海滨邹军向念文王凌峰中国神华能源股份有限公司北京100011 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

高速铁路弓网分离电弧是高速铁路产生的高频电磁干扰的重要来源之一,文章采用高斯脉冲和负指数脉冲对弓网电弧的电流波形进行模拟。考虑到弓网电弧电流峰值难以确定,采用归一化时域波形和归一化频谱进行分析,从而确定高速铁路弓网分离... 详细信息

高速铁路弓网分离电弧是高速铁路产生的高频电磁干扰的重要来源之一,文章采用高斯脉冲和负指数脉冲对弓网电弧的电流波形进行模拟。考虑到弓网电弧电流峰值难以确定,采用归一化时域波形和归一化频谱进行分析,从而确定高速铁路弓网分离电弧产生电磁干扰的影响范围。仿真研究表明,不同形式电弧对应的电磁干扰的影响范围和电磁场衰减特性有很大不同。因此当需要确定弓网分离电弧电磁影响范围时,合理的电弧模型至关重要。文中给出2个脉冲类波形的电磁影响范围,对于其他类型的电弧模型,可以利用文中计算结果,采用卷积的方法获得相应的计算结果。

关键词：高速铁路弓网分离电弧模型电磁干扰

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风力发电机组下行雷击风险计算方法

中国电机工程学报 2019年第12期39卷 3541-3550页

作者：黄胜鑫陈维江贺恒鑫边凯向念文时卫东何天宇顾建伟傅中中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国家电网公司北京市西城区100031 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 国网安徽省电力公司电力科学研究院安徽省合肥市230022

风力发电机组年雷击事故次数是评估机组雷击防护水平、指导机组雷击防护系统设计和优化的重要指标。机组年雷击事故次数与机组年雷击次数有关。目前,广泛应用IEC标准中推荐的经验公式进行机组下行雷击风险评估。IEC推荐方法脱离雷击物... 详细信息

风力发电机组年雷击事故次数是评估机组雷击防护水平、指导机组雷击防护系统设计和优化的重要指标。机组年雷击事故次数与机组年雷击次数有关。目前,广泛应用IEC标准中推荐的经验公式进行机组下行雷击风险评估。IEC推荐方法脱离雷击物理过程,无法反映雷电流幅值、机组几何形状等因素对机组雷击截收区域面积的影响。该文提出了一种基于自洽先导起始发展模型的风力发电机组下行雷击风险计算方法,该方法可以体现雷击接闪物理过程。验证计算表明方法计算所得机组年负极性下行雷击次数相比IEC推荐方法的计算结果更接近观测获得的机组实际年负极性下行雷击次数。利用该方法,进一步计算获得了机组容量与机组下行雷击风险之间的定量关系,并讨论了叶片旋转对机组下行雷击风险的影响。

关键词：风力发电机组下行雷击风险自洽先导起始发展模型机组年雷击次数

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高铁高架桥箱梁雷击电磁瞬态建模及特性分析

合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第8期47卷 1062-1067,1079页

作者：胡宾向念文李科杰叶维平王立天阳晋合肥工业大学电气与自动化工程学院清华大学电机工程与应用电子技术系中铁电气化勘测设计研究院有限公司北京全路通信信号研究设计院集团有限公司

高速铁路高架桥箱梁是雷击接触网时雷电流的主要泄流通道。由于箱梁是由成百上千根钢筋绑扎而成的复杂鼠笼结构,准确建立其雷击宽频计算模型的难度较大,因此文章基于传输线矩阵法(transmission-line matrix,TLM)建立不同纵向钢筋数量的... 详细信息

高速铁路高架桥箱梁是雷击接触网时雷电流的主要泄流通道。由于箱梁是由成百上千根钢筋绑扎而成的复杂鼠笼结构,准确建立其雷击宽频计算模型的难度较大,因此文章基于传输线矩阵法(transmission-line matrix,TLM)建立不同纵向钢筋数量的箱梁模型,分析其雷击电磁瞬态简化建模的可行性。研究发现:箱梁泄流时,雷电流主要分布在外层纵向钢筋,符合趋肤效应规律;箱梁横截面曲率较大处纵向钢筋为雷击瞬态计算中的关键钢筋,保留该部分纵向钢筋,适当减少曲率较小处的纵向钢筋,可以简化箱梁雷击电磁瞬态模型。箱梁泄流时瞬态电流会在其周围产生瞬态电磁场,威胁轨旁信号设备和线缆端接设备的正常运行,为进一步研究简化纵向钢筋对箱梁周围瞬态电磁环境的影响,基于上述简化建模方法,计算不同纵向钢筋数量桥面电磁场分布及衰减特性,发现箱梁对幅值为100 kA的雷电流泄流时,雷电流注入点30 m范围内的磁场强度超出国家标准规定的电子设备磁场抗扰度,该范围内的桥面电子设备受到严重威胁。

关键词：箱梁简化建模桥面电磁场传输线矩阵法(TLM) 高速铁路

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柔性低频输电系统宽频振荡研究现状与展望

高电压技术 2024年第5期50卷 1967-1977页

作者：向念文王书来邵冰冰丁超韩彬赵国亮合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014 中国电力科学研究院有限公司北京100192 先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京102209

柔性低频输电系统中含有交交换流器等电力电子设备,导致控制环节存在宽频带动态耦合,从而引发宽频振荡问题。同时,柔性低频输电系统相比于直流输电系统多出异频交互特性,其动态特性更加复杂,宽频带动态交互问题更为突出,解决系统宽频振... 详细信息

柔性低频输电系统中含有交交换流器等电力电子设备,导致控制环节存在宽频带动态耦合,从而引发宽频振荡问题。同时,柔性低频输电系统相比于直流输电系统多出异频交互特性,其动态特性更加复杂,宽频带动态交互问题更为突出,解决系统宽频振荡问题是保证系统稳定运行的重要前提。首先阐述了柔性低频输电系统可适用于3种不同类型下的输电场景,并在此基础上分析不同应用场景下系统可能存在的宽频带动态交互过程和现有工程中存在的振荡现象。然后,对柔性低频输电系统宽频振荡问题和抑制策略进行概述和总结,指出目前研究在宽频振荡分析和抑制上存在的不足。最后,对柔性低频输电系统宽频振荡场景、机理和抑制方法等方面进行展望,为柔性低频输电系统宽频振荡问题的后续研究提供参考和借鉴。

关键词：柔性低频输电系统适用场景宽频振荡动态交互振荡分析抑制策略

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风电机组电气设备雷击瞬态接地特性及差异化防护

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船舶工程 2023年第S2期45卷 32-36页

作者：吕彬向念文黄胜鑫杜炜杨翠玲任春晖中船海装风电有限公司重庆401120 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

风电机组电气设备直接或间接与接地系统相连,风机遭受雷击时需要对两者电位差提出差异化防护建议。结合矩量法给出风电机组的模块化雷击瞬态计算模型,针对雷击叶片或机舱避雷针时接地路径上电位分布找到雷击薄弱点,重点对机舱内电气设... 详细信息

风电机组电气设备直接或间接与接地系统相连,风机遭受雷击时需要对两者电位差提出差异化防护建议。结合矩量法给出风电机组的模块化雷击瞬态计算模型,针对雷击叶片或机舱避雷针时接地路径上电位分布找到雷击薄弱点,重点对机舱内电气设备、塔筒内机柜以及控制电缆提出差异性防护措施和建议:建议机舱内所有电气设备外壳和底板添加等电位连接线,显著降低两者电位差约90.7%;建议增加机舱内表面金属网格至8×8个,电磁场强度最大可降低83.71%,有效避免机舱内闭合电路产生耦合电流;建议控制电缆机舱端和塔底端双端接地,电缆的芯皮电位差可控制在2 kV以内;建议塔筒内机柜位于塔筒高度的1/3位置,并尽可能改善土壤接地环境以降低泄流时机柜接地电位。

关键词：接地系统海上风电等电位连接雷击瞬态差异化防护