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基于时域BLT方程的带绝缘线缆束场-线耦合模型

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高电压技术 2024年第2期50卷 758-764页

作者：席志豪梁涛谢彦召郭洁西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049 西安交通大学电气工程学院西安710049

为研究外场辐照下复杂线缆系统(多导体、非线性负载、带绝缘层)终端电压/电流时域响应特性规律,提出了复杂线缆束在入射场激励下的终端响应建模方法。研究在时域内重塑多导体BLT方程,在兼顾计算效率、易于向线缆网络扩展的基础上,解决... 详细信息

为研究外场辐照下复杂线缆系统(多导体、非线性负载、带绝缘层)终端电压/电流时域响应特性规律,提出了复杂线缆束在入射场激励下的终端响应建模方法。研究在时域内重塑多导体BLT方程,在兼顾计算效率、易于向线缆网络扩展的基础上,解决了线缆束端接非线性负载的终端时域响应求解问题;并通过引入介质层系数,修正了BLT方程源矢量项,解决了常规BLT方程忽视绝缘层对入射场畸变效应而导致的误差问题。最后,将计算结果同时域有限差分法和有限积分法计算结果进行对比,验证了模型在处理复杂线缆场线耦合问题上的准确性。

关键词：时域BLT方程线缆束场线耦合非线性负载介质层系数

基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4883-4895页

作者：李辰辉褚继峰龙潇杨爱军袁欢荣命哲王小华电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049

高压SF6断路器电寿命评估对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。然而,现有的电寿命评估仍旧依赖累计开断电流法与动态回路电阻法,缺乏有效的在线监测手段。该文针对真实126 kV高压SF6断路器设备,研究了基于弧触头接触点分析的电寿... 详细信息

高压SF6断路器电寿命评估对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。然而,现有的电寿命评估仍旧依赖累计开断电流法与动态回路电阻法,缺乏有效的在线监测手段。该文针对真实126 kV高压SF6断路器设备,研究了基于弧触头接触点分析的电寿命评估方法。结合变分模态分解(VMD)与短时傅里叶变换(STFT)分析,发现弧触头接触时产生了10 kHz以上的高频振动特征信号。通过调整机构拉杆的位置以改变弧触头刚合点,发现了高频振动特征频率出现时刻与弧触头刚合点之间的相关性,进而提出了一种基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法。现场瓷柱式断路器的实验结果表明,弧触头刚合点测量误差约为0.905 mm,因此该文提出的方法有望在高压SF6断路器电寿命在线监测领域实现推广应用。

关键词：高压断路器弧触头烧蚀振动特征频率变分模态分解(VMD) 短时傅里叶变换(STFT)

±800kV换流变阀侧套管温度场仿真与大电流温升试验分析

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高电压技术 2024年第3期50卷 994-1002页

作者：谢更生史石峰王琪林王青于刘鹏彭宗仁西安交通大学电气工程学院电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一... 详细信息

随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一种RIP换流变阀侧套管的设计方案,并通过仿真模拟与温升试验进行验证。首先,在套管设计方案中,通过引入衬管结构、增加导体直径等手段来降低热点温度;然后,提出了一种针对RIP套管温度场的改进计算方法,对套管热设计进行了仿真校核;最后,对基于该设计方案制造的套管进行了温升试验考核。仿真与温升试验结果表明:该文提出的RIP换流变阀侧套管可以满足工程要求,其载流量(等效工频电流)可达6736 A。

关键词：胶浸纸套管换流变阀侧套管直流输电工程计算流体力学温升试验

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直流快速开断技术研究进展和展望

高电压技术 2024年第2期50卷 467-477页

作者：吴益飞吴翊庄伟斌吴鑫荣命哲西安交通大学电气工程学院电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

由于直流电流无自然过零点且短路电流上升率高,直流电流快速开断与系统故障切除成为制约直流电力系统发展的一大瓶颈。该综述首先介绍了直流快速开断技术要求与难点。其次,详细分析了直流快速开断过程涉及的关键技术,包括电流转移技术... 详细信息

由于直流电流无自然过零点且短路电流上升率高,直流电流快速开断与系统故障切除成为制约直流电力系统发展的一大瓶颈。该综述首先介绍了直流快速开断技术要求与难点。其次,详细分析了直流快速开断过程涉及的关键技术,包括电流转移技术、固态式直流开断技术、介质恢复技术和高速机械开关技术等,综述了各种技术的当前发展现状及其应用情况,对比了不同技术方案的特点及适应性。最后,对直流快速开断技术未来发展方向进行了讨论和总结,为小型化、高性能、低成本、高可靠快速直流断路器的研发及推广应用提供了新的技术思路。

关键词：直流电力系统直流快速开断技术电流转移介质恢复高速机械开关

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一种MV级峰化电容一体化电容分压器的研制

强激光与粒子束 2024年第9期36卷 111-119页

作者：李奇胜李俊娜李楚男王永亮龚渝涵刘建西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

峰化电容器由于结构紧凑一般采用间接测量其承受的电压,而峰化电容电压的直接测量一直是难以解决的问题。为了解决该问题,以峰化电容器为基础,研制了一种新型结构的电阻补偿式自积分型峰化电容一体化电容分压器。其次,根据分压器的新型... 详细信息

峰化电容器由于结构紧凑一般采用间接测量其承受的电压,而峰化电容电压的直接测量一直是难以解决的问题。为了解决该问题,以峰化电容器为基础,研制了一种新型结构的电阻补偿式自积分型峰化电容一体化电容分压器。其次,根据分压器的新型结构分析了峰化电容一体化电容分压器的理论分压比,给出了理论分压比计算公式,分析了影响低频响应的因素并进行了电路仿真验证。同时,开展了方波标定实验,得到了两个探头的分压比及响应时间,且探头响应时间均小于6.2 ns。此外,为了得到更准确的分压比并验证正常工作状态下该一体化电容分压器分压比的稳定性,进行了高压在线标定实验,得到了1#探头分压比为11 071,2#探头分压比为15 148。且在更高电压等级下,该电容分压器探头的测量相对误差较小,分压比稳定性良好。

关键词：峰化电容器电阻补偿电容分压器分压比高压脉冲

基于激光诱导击穿光谱的页岩与砂岩多元素定量分析

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中国激光 2024年第8期51卷 244-252页

作者：时铭鑫吴坚吴迪李京徽邱岩郭歆宇周颖宋自远陈民鑫西安交通大学电气工程学院电气绝缘与电力设备国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室陕西西安710049

面向天然页岩与砂岩矿物元素组分快速定量分析的检测需求,笔者搭建了具有自动化分析功能的显微分析激光诱导击穿光谱系统,并采用该系统对油气页岩与砂岩天然岩石样本进行了快速检测。分析了砂岩与页岩光谱的不确定度差异,形成了流程化... 详细信息

面向天然页岩与砂岩矿物元素组分快速定量分析的检测需求,笔者搭建了具有自动化分析功能的显微分析激光诱导击穿光谱系统,并采用该系统对油气页岩与砂岩天然岩石样本进行了快速检测。分析了砂岩与页岩光谱的不确定度差异,形成了流程化的包括光谱数据提取、筛选、校正、归一化的预处理方法,有效降低了单一样本与样本间光谱不确定度。基于偏最小二乘回归,形成了模型输入参数优化流程,避免了模型过拟合与欠拟合,提高了定量预测准确度。对岩石中的Si、Ca、Fe、Al、Mg等元素进行了定量分析,多数样本的平均预测均方根误差小于1%。本研究为天然岩石的矿物组分分析与岩性识别提供了技术支持。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱页岩砂岩光谱预处理元素定量分析

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电力嗅觉传感原理与关键技术研究综述

高电压技术 2024年第8期50卷 3339-3353页

作者：杨爱军潘健彬王琼苑褚继峰邓卓立荣命哲电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049

仿生感知技术在电力设备状态监测与故障诊断领域已被广泛应用。结合微型气体传感器与智能算法的电力嗅觉技术,通过检测绝缘介质的特征分解气体,可以有效评估电力设备的故障类型和严重程度。因其成本低、体积小和集成度高的优势,电力嗅... 详细信息

仿生感知技术在电力设备状态监测与故障诊断领域已被广泛应用。结合微型气体传感器与智能算法的电力嗅觉技术,通过检测绝缘介质的特征分解气体,可以有效评估电力设备的故障类型和严重程度。因其成本低、体积小和集成度高的优势,电力嗅觉技术受到越来越多关注。因此,该文针对SF6气体绝缘设备、空气绝缘设备、变压器、电力电缆和储能电池的应用背景,梳理了当前电力嗅觉传感技术的研究现状。首先,总结了不同电力设备状态劣化的产气特性及内在机理,分析了特征分解气体的异同;之后,针对不同特征分解气体,总结了电力嗅觉敏感材料的研究进展与改进方向;然后,对比了陶瓷基底、柔性基底和硅基底的封装差异性,提出了电力嗅觉传感器件的芯片化、集成化发展方向;最后,讨论了基于特征工程和数据驱动的传感器信号处理算法,点明了边缘计算技术在电力嗅觉智能算法方面的应用潜力。该文对电力嗅觉传感原理与关键技术进行了详细归纳,强调了在气体分析方法、气敏材料开发、传感器制备技术和智能算法应用等方面的技术创新潜力,为电力设备的智能化发展提供了指导方向。

关键词：电力设备气体分解嗅觉感知敏感材料智能算法

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高静压下长杆中轴向应力波衰减研究

振动与冲击 2024年第18期43卷 165-172,200页

作者：卢勇张永民张少杰罗成邱爱慈西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710000

针对用于非常规页岩油开发的可控冲击波设备负载推送杆,该文提出了一种可用于高静压环境的内置吸收杆应力波衰减结构,基于LSDYAN软件与简化Johnson-Cook本构模型,开展了推送杆中应力波衰减规律的数值模拟研究。首先,基于试验数据对材料... 详细信息

针对用于非常规页岩油开发的可控冲击波设备负载推送杆,该文提出了一种可用于高静压环境的内置吸收杆应力波衰减结构,基于LSDYAN软件与简化Johnson-Cook本构模型,开展了推送杆中应力波衰减规律的数值模拟研究。首先,基于试验数据对材料模型参数及数值算法的可靠性进行验证,在此基础上计算了不同外部环境、不同载荷参数及不同吸收杆参数对应力波衰减效果的影响。研究结果表明:外部是否存在静压对吸收杆的应力波吸收效果无显著影响,但静压会在空腔区造成部分应力集中,在50 MPa外压力下内壁等效集中应力峰值可达100 MPa;吸收杆对应力波能量的吸收效果取决于其脱离壁面前注入其中的能量;在载荷参数适配的条件下,通过串接多个吸收杆结构可以增加对应力波的衰减效果。研究结果可为水下高静压环境下的结构抗冲击防护设计提供指导与参考。

关键词：高静水压应力波衰减有限元分析抗冲击结构

脉冲电流对高速冲击下2A10铝绝热剪切带作用规律研究

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电工技术学报 2024年第19期39卷 5937-5946页

作者：胡前程李伟昊李成成陈立李兴文电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

材料在高速冲击下产生绝热剪切带,电辅助电磁成形技术通过在试样变形同时通入电流可增强材料塑性变形能力,但脉冲电流对绝热剪切带的作用规律目前尚不明晰,制约了材料在超高速冲击环境下的应用。该文设计了一种偏轴长杆箍件试样,通过脉... 详细信息

材料在高速冲击下产生绝热剪切带,电辅助电磁成形技术通过在试样变形同时通入电流可增强材料塑性变形能力,但脉冲电流对绝热剪切带的作用规律目前尚不明晰,制约了材料在超高速冲击环境下的应用。该文设计了一种偏轴长杆箍件试样,通过脉冲功率源和电磁斥力盘开展了2A10铝合金在极端多物理场环境下即电流密度为10^(8)~10^(9) A/m^(2),应变率≥10^(4)/s的动态变形特性研究。对试样进行金相处理后可观测到材料微观特征的演化过程,对比不同条件下微观特征分布得到了极端多物理场条件下电流密度对材料动态变形的作用规律。结果表明,施加电流后裂纹和绝热剪切带的长度减少,且长度随电流密度增大而逐渐减少。

关键词：超高速冲击电流密度绝热剪切带裂纹