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针对串联直流电弧的电容电流时频检测方法

西安交通大学学报 2018年第12期52卷 152-158,166页

作者：刘小军熊庆汲胜昌祝令瑜西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

针对串联型直流电弧故障产生时伴随着高频分量,提出了一种基于并联电容电流时频特性的串联直流电弧故障检测方法。搭建了直流电弧试验平台,测量流过直流源内部滤波电容支路的电流,检测电容电流中随电弧故障产生的高频电流。在PSCAD/EMTD... 详细信息

针对串联型直流电弧故障产生时伴随着高频分量,提出了一种基于并联电容电流时频特性的串联直流电弧故障检测方法。搭建了直流电弧试验平台,测量流过直流源内部滤波电容支路的电流,检测电容电流中随电弧故障产生的高频电流。在PSCAD/EMTDC软件中建立电弧检测仿真模型,利用Nottingham公式将直流电弧等效为非线性电阻。在仿真平台中对串联电弧产生时的并联电容电流时频特性进行分析,结果表明,串联电弧产生时,并联电容电流出现突变,电容电流频谱中5～50kHz频带范围内的积分值增加。对不同回路电流、电极材料等工况时的并联电容电流进行试验,研究发现,电容电流变化率与回路电流成正比,与电极材料沸点成反比;而电容电流频谱积分差值与回路电流成正比,与电极材料沸点成正比。

关键词：串联直流电弧电流变化率时频域分析低压直流系统

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电缆绕组变压器线圈短路机械强度的计算

应用力学学报 2006年第2期23卷 275-279页

作者：王世山汲胜昌李彦明南京航空航天大学南京210016 西安交通大学西安710049

在变压器T型等值电路基础上,求得变压器短路最严重情况对应的起始条件和出现最大短路电流时刻。以此起始条件设定变压器原边电压激励,利用“磁路-电路”耦合有限元法建立了2D轴对称模型,计算了变压器原、副边线圈及各线匝短路电磁力。... 详细信息

在变压器T型等值电路基础上,求得变压器短路最严重情况对应的起始条件和出现最大短路电流时刻。以此起始条件设定变压器原边电压激励,利用“磁路-电路”耦合有限元法建立了2D轴对称模型,计算了变压器原、副边线圈及各线匝短路电磁力。以出现最大轴向和径向电磁力的线匝为研究对象,结合电缆绕组变压器的受力特点,建立了单线匝短路条件下的静态和动态有限元模型。选择第四强度破坏理论,分别计算了静态和动态时线匝相当应力分布。讨论了静态时相当应力与预紧压强、撑条根数的关系;分析了相当应力随时间的变化规律,并与静态对应情况进行了比较。

关键词：电缆绕组变压器短路电磁力有限元机械强度

低压直流系统故障电弧特性、检测和定位方法研究进展综述

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中国电机工程学报 2020年第18期40卷 6015-6026页

作者：熊庆陈维江汲胜昌祝令瑜西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西省西安市710049 国家电网有限公司北京市西城区100031

低压直流系统的应用范围逐步扩大,直流电弧故障成为影响直流系统安全运行日益突出的问题。直流电弧不存在电流过零点,串联型电弧在原有回路中引入非线性电阻,而使回路电流减小。因此,串联型电弧故障较并联型电弧故障更难以检测。该文对... 详细信息

低压直流系统的应用范围逐步扩大,直流电弧故障成为影响直流系统安全运行日益突出的问题。直流电弧不存在电流过零点,串联型电弧在原有回路中引入非线性电阻,而使回路电流减小。因此,串联型电弧故障较并联型电弧故障更难以检测。该文对直流故障电弧的国内外研究现状进行总结,从伏安特性和高频特性两个方面介绍直流故障电弧的特性,指出直流电弧特性研究中的不足;进而将直流电弧故障的检测和定位方法划分为基于辐射特性、基于电压和电流时频域阈值,以及模式识别的方法,分别阐述各类检测和定位方法的优缺点以及适用条件,指出故障检测和定位的难点,并对未来研究方向进行展望。

关键词：低压直流系统光伏发电系统串联型电弧故障检测故障定位

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变压器绕组多倍频振动机理及特性

高电压技术 2021年第7期47卷 2536-2544页

作者：师愉航汲胜昌张凡李金宇韩帅季坤西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 国网陕西省电力公司电力科学研究院西安710100 中国电力科学研究院有限公司武汉430074 国网安徽省电力有限公司合肥230061

变压器绕组振动信号与其机械状态密切相关,但现有的绕组振动机理研究尚不能很好地支持变压器绕组机械状态检测方法研究。为此,考虑变压器绕组机械振动与其所处漏磁场的相互耦合作用,建立了绕组两体振动模型,采用哈密顿原理推导出了模型... 详细信息

变压器绕组振动信号与其机械状态密切相关,但现有的绕组振动机理研究尚不能很好地支持变压器绕组机械状态检测方法研究。为此,考虑变压器绕组机械振动与其所处漏磁场的相互耦合作用,建立了绕组两体振动模型,采用哈密顿原理推导出了模型的振动数学方程,解释了由机电耦合作用所引起的绕组非线性振动现象,完善了绕组振动机理,并通过理论分析及试验验证确定了绕组多倍频振动产生的条件。研究结果表明:绕组的振动主要集中在基频100 Hz处;然而,在机电耦合作用下,当绕组固有频率满足电流激励的整数倍时,会出现参变共振多倍频振动,振动频率为电流频率的整数倍。研究结论对变压器绕组机械故障诊断、抗短路能力设计、减振降噪技术具有指导意义。

关键词：变压器绕组哈密顿原理两体振动模型机电耦合多倍频振动模态分析

基于冲击放电试验的电力电容器外壳振动预估方法

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电工技术学报 2014年第11期29卷 239-246页

作者：祝令瑜汲胜昌沈琪刘源刘浩西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 绍兴电力局绍兴312000

高压直流换流站中电容器装置辐射噪声水平高,需要对其进行振动和噪声的预估。本文关注电容器外壳振动的预估,基于机电联合频响函数系统地提出了一种新型的电容器外壳振动预估方法。机电联合频响函数定义为电容器外壳振动速度与电容器激... 详细信息

高压直流换流站中电容器装置辐射噪声水平高,需要对其进行振动和噪声的预估。本文关注电容器外壳振动的预估,基于机电联合频响函数系统地提出了一种新型的电容器外壳振动预估方法。机电联合频响函数定义为电容器外壳振动速度与电容器激励电压平方的频域比,可以由冲击放电试验获取。在给定的激励条件下,电容器外壳的振动速度等于机电联合频响函数与激励电压平方的频域乘积。本文比较了两种相同激励条件下电容器外壳振动预估结果与实测结果,说明了本文所提的电容器外壳振动预估方法可行准确。

关键词：电力电容器冲击放电试验振动预估频响函数

基于锥形管的环-板电极结构大气压等离子体射流特性

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高电压技术 2014年第10期40卷 3098-3104页

作者：郝致远高博吴波汲胜昌刘月西安交通大学电力设备国家重点实验室西安710049 宁夏电力科学研究院银川750001

为了研究锥形管对Ar大气压等离子体射流的影响,在环–板电极结构的基础上,采用锥形石英玻璃管作为等离子体射流反应器,并引入了悬浮电极,对其进行了实验研究。通过大气压氩等离子体射流的电气特性的测量和光学特性的诊断,包括拍摄发光图... 详细信息

为了研究锥形管对Ar大气压等离子体射流的影响,在环–板电极结构的基础上,采用锥形石英玻璃管作为等离子体射流反应器,并引入了悬浮电极,对其进行了实验研究。通过大气压氩等离子体射流的电气特性的测量和光学特性的诊断,包括拍摄发光图像,测量射流的电压–电流波形和发射光谱,然后计算获得平均放电功率和电子激发温度,研究了当采用不同形状的玻璃管时,Ar等离子体射流的放电特性和演变规律,并结合气体流场仿真与电场仿真对所得的实验结果进行了分析。结果表明:与传统的直管电极结构相比,引入悬浮电极的基于锥形管的环–板电极结构产生的等离子体射流的放电电流有效值、放电功率以及电子激发温度均有所提高;利用锥形管可以使管中Ar气流在出口处的流速更快,且速度分布更为均匀,使得Ar气流可以更为平稳的向前扩展;同时在管口附近形成Ar含量较大的气体氛围,更有利于放电的发展;在环板电极结构中引入悬浮电极,加强了高压电极与悬浮电极间的电场,更易使流过电场中的气体电离,并且使能量集中在射流产生通道,提高了能量利用率。

关键词： Ar等离子体大气压等离子体射流放电特性锥形石英玻璃管悬浮电极电极结构

纳秒脉冲电压下油浸纸局部尖端缺陷击穿特性及损伤规律

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中国电机工程学报 2022年第14期42卷 5326-5337页

作者：李斯盟杨帆秦锋汲胜昌陈伟电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省西安市710119 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所) 陕西省西安市710024

配电变压器在高空电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse,HEMP)早期传导环境中将遭受纳秒电应力入侵,易在绕组引线焊点处造成绝缘失效或损伤。为此,该文研究纳秒脉冲电压下油浸纸尖端缺陷的伏秒特性、击穿概率、脉冲电压幅值与... 详细信息

配电变压器在高空电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse,HEMP)早期传导环境中将遭受纳秒电应力入侵,易在绕组引线焊点处造成绝缘失效或损伤。为此,该文研究纳秒脉冲电压下油浸纸尖端缺陷的伏秒特性、击穿概率、脉冲电压幅值与绝缘击穿时脉冲累积次数之间的关系(即U-N特性),并基于放电特性、微观形貌、流注仿真探究纳秒脉冲电压下的油浸纸尖端缺陷损伤规律与机理。研究表明:伏秒特性、击穿概率分布、U-N特性均有明显极性效应,极性效应与界面屏障电荷有关;纳秒脉冲致损油浸纸可分为轻度与重度两个等级,轻度损伤易形成表面斑状缺陷,呈现多次低幅值的工频局部放电模式,重度损伤易形成龟裂缺陷,呈现少次高幅值的工频局部放电模式,损伤差异与油纸界面流注特性有关。结果可为提高配电变压器在HEMP传导环境中的生存能力与评估技术提供一定参考。

关键词：伏秒特性击穿概率配电变压器局部放电高空电磁脉冲

脉冲作用下Tesla变压器绕组形变故障机理

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高电压技术 2021年第11期47卷 3932-3940页

作者：吴相佑祝令瑜王刚汲胜昌刘胜西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 高功率微波技术重点实验室西安710024

Tesla变压器在高功率脉冲电源中占有重要地位,其次级绕组是机械故障损坏的主要部位。为了研究次级绕组充电过程中所受动态电磁力以及绕组机械故障机理,建立了有限元模型与集总电路相结合的绕组受力仿真模型。先使用COMSOL有限元分析软... 详细信息

Tesla变压器在高功率脉冲电源中占有重要地位,其次级绕组是机械故障损坏的主要部位。为了研究次级绕组充电过程中所受动态电磁力以及绕组机械故障机理,建立了有限元模型与集总电路相结合的绕组受力仿真模型。先使用COMSOL有限元分析软件提取Tesla变压器的分布参数,构建求解集总参数电路得到次级线圈的电位电流分布,然后将电流分布赋给有限元模型中的次级线圈作为磁场场源,计算磁场以及电磁力分布。仿真结果验证了平行于锥形线圈母线上的电磁力分量是引起绕组线圈错位的主要原因,且错位力的分布集中在两端,垂直于线圈母线上的压紧力有抵抗绕组变形的能力,在同样卷绕力下大径端的压紧力最小,是整个绕组受力的薄弱点,与实际统计结果大径端处故障频率高一致。在Tesla变压器的设计中应着重考虑加强次级绕组大径端处的机械强度。

关键词： Tesla变压器锥形绕组故障机理集总电路有限元

基于在线监测系统与声振特征预测模型的高压并联电抗器运行状态评估方法

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电工技术学报 2022年第9期37卷 2179-2189页

作者：高树国汲胜昌孟令明田源张玉焜国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050021 西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049

高压并联电抗器的声振信号特征是评估其运行状态的重要参考依据。当油箱内部重要结构件因长期振动出现松动,油箱振动形态发生改变,而油箱外部的声振特征变化程度也反映了重要结构件的缺陷程度。该文采用电抗器声振信号在线监测系统,对... 详细信息

高压并联电抗器的声振信号特征是评估其运行状态的重要参考依据。当油箱内部重要结构件因长期振动出现松动,油箱振动形态发生改变,而油箱外部的声振特征变化程度也反映了重要结构件的缺陷程度。该文采用电抗器声振信号在线监测系统,对高压并联电抗器油箱表面振动信号和噪声信号进行持续监测。基于历史声振数据和时间序列预测模型,对未来一段时间内的声振特征进行预测,并对比长短期记忆(LSTM)模型和门控循环单元(GRU)模型下的预测效果。计算结果表明,GRU和LSTM的预测结果均可达到较高精度,并且GRU在计算方面更节约时间,这为高压并联电抗器的状态评估和潜在缺陷诊断提供了及时、有效的参考。在验证预测模型对电抗器声振特征预测精准的基础上,通过对比一段时间内的模型输出结果与实测结果的整体误差,可有效识别油箱内部的潜在缺陷和突发状况。该文的研究结果可在一定程度上降低变电站设备维护成本,提高设备完好率。

关键词：高压并联电抗器在线监测系统预测模型声振特征