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高海拔环境下大容量直流空气断路器灭弧性能研究

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电工技术学报 2024年第3期39卷 863-874页

作者：李静易晨曦彭世东曹云东于龙滨沈阳工业大学特种电机与高压电器重点实验室沈阳110870 辽宁省电力有限公司电力科学研究院沈阳110006

高原轨道交通和电工产业转型对起关键保护作用的大容量直流空气断路器(LC-DCCB)提出了更高要求,但现有产品在高海拔地区的开断仍存在一定问题。该文以轨道交通用LC-DCCB为研究对象,首先基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑湍流效应的影响,... 详细信息

高原轨道交通和电工产业转型对起关键保护作用的大容量直流空气断路器(LC-DCCB)提出了更高要求,但现有产品在高海拔地区的开断仍存在一定问题。该文以轨道交通用LC-DCCB为研究对象,首先基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑湍流效应的影响,对其在高海拔环境下开断18 kA短路电流进行仿真;然后对电弧形态及灭弧室内温度场、电磁场、气流场进行分析,得出高海拔地区空气电弧开断困难的主要原因;最后根据仿真与理论分析,考虑采用合理数量和布局的间插式U型栅片改善电弧开断特性。结果表明:随着海拔的升高,电弧前期运动速度加快,但断路器的灭弧性能降低;在高海拔环境下电弧存在严重的弧根粘滞和弧根拖尾现象,弧根拖尾畸变空间电场,不利于熄弧;同时,在不同海拔环境下,电弧会产生不同程度的反向运动现象,易导致弧后重燃。该研究深入揭示了高海拔环境下LC-DCCB电弧演变过程及复杂开断现象背后的物理本质,可为该类产品研发提供理论指导。

关键词：高海拔大容量直流空气断路器弧根拖尾电弧反向弧后重燃

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实验室模拟连续电流与通道光强度关系研究

高电压技术 2024年第2期50卷 842-851页

作者：周蜜左芯睿范雅蓓范昊深蔡力王建国武汉大学电气与自动化学院武汉430072 雷电防护与接地技术教育部工程研究中心武汉430072 中国电力科学研究院有限公司武汉430074

雷电连续电流是云载荷源向大地转移电荷的一种重要形式,这一过程产生的热效应可能对自然以及人居环境造成严重损害,这种热效应与连续电流波形和转移电荷量有关。在高压实验室电弧放电通道间隙产生了峰值范围为233.8~633.3A的模拟雷电连... 详细信息

雷电连续电流是云载荷源向大地转移电荷的一种重要形式,这一过程产生的热效应可能对自然以及人居环境造成严重损害,这种热效应与连续电流波形和转移电荷量有关。在高压实验室电弧放电通道间隙产生了峰值范围为233.8~633.3A的模拟雷电连续电流,利用红光敏感型(探测波长范围200~1000nm,峰值响应600nm)和近红外敏感型(探测波长范围400~1000nm,峰值响应800nm)两种光电探测器同步测量了通道光强度。结果发现,正常通道下测量得到的光强度波形能较好地跟随电流波形的变化,而电弧通道扭曲会导致测量得到的通道光强度波形产生畸变,这种畸变具体表现为光强度波形在持续阶段的凹陷,在所有光强度波形中发生畸变的概率为19.8%。进一步探究了正常通道情况下模拟连续电流与通道光强度的关系,发现在不同光谱响应下,光强度峰值与电流峰值以及光强度-时间积分与电流电荷转移量之间均存在强烈的线性相关性。结果为使用电流与相关光强度关系进行连续电流波形与转移电荷量的准确反演提供了新思路。

关键词：连续电流光强度通道扭曲相关性电荷转移量

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基于支持向量机与特征降维的直流断路器机械故障诊断技术研究

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高压电器 2024年第2期60卷 51-61页

作者：夏加富叶奕君郭嘉俊谭佳明杨爱军王小华荣命哲武汉船用电力推进装置研究所武汉430064 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

直流断路器机械故障诊断算法是直流断路器机械状态在线监测系统的核心部分。文中进行了直流断路器机械故障模拟实验,采集不同故障下的线圈电流及振动信号,对其进行特征提取后,将电流特征、振动短时能量特征、小波包频带能量特征排列组合... 详细信息

直流断路器机械故障诊断算法是直流断路器机械状态在线监测系统的核心部分。文中进行了直流断路器机械故障模拟实验,采集不同故障下的线圈电流及振动信号,对其进行特征提取后,将电流特征、振动短时能量特征、小波包频带能量特征排列组合,利用支持向量机构建故障诊断模型。文中使用主成分分析法及Relief⁃F算法对不同特征组合降维,进一步分析特征组合降维后的诊断效果,并通过K⁃Fold交叉验证算法评估单一特征和特征组合训练输出的诊断模型选取分类性能最优的诊断模型。

关键词：直流断路器机械故障诊断支持向量机特征降维交叉验证

站用10 kV系统中性点接地方式对避雷器地电位升安全限值的影响

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高电压技术 2024年第4期50卷 1499-1507页

作者：鲁海亮王会武李志忠谭波李伟李元杰武汉大学电气与自动化学院武汉430072 国网陕西省电力有限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

随着电网容量变大和新型电力系统的发展,站用10 kV系统中性点接地方式发生改变,仍沿用系统中性点不接地方式下避雷器耐受接地网地电位(U_(GPR))升高的安全限值可能会导致避雷器在其他接地方式下出现安全事故。采用电磁暂态程序ATP-draw... 详细信息

随着电网容量变大和新型电力系统的发展,站用10 kV系统中性点接地方式发生改变,仍沿用系统中性点不接地方式下避雷器耐受接地网地电位(U_(GPR))升高的安全限值可能会导致避雷器在其他接地方式下出现安全事故。采用电磁暂态程序ATP-draw可以搭建不同中性点接地方式下U_(GPR)反击避雷器的模型,通过校核避雷器在U_(GPR)作用下动作过程中的吸收能量,得到了中性点接地方式对避雷器耐受U_(GPR)安全限值的影响规律:中性点不接地时,避雷器耐受U_(GPR)安全限值为10~23 kV,随线路对地电容变大而减小;中性点经消弧线圈接地时,U_(GPR)在消弧线圈和线路对地电容的串联回路中产生振荡,导致避雷器耐受U_(GPR)安全限值更低,安全限值主要由脱谐度与阻尼率决定,典型值为8~9.5 kV;中性点经电阻接地时,U_(GPR)大部分耦合至高压母线,使避雷器耐受U_(GPR)安全限值更高,并随线路对地电容和中性点电阻的增大而减小,大电阻接地工况下的典型值大于15 kV,小电阻接地工况下的典型值大于25 kV。

关键词：地电位升安全限值避雷器中性点接地方式反击站用电系统

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交直流微网群系统运行模式划分及协同互助调控策略

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高电压技术 2024年第3期50卷 1111-1121,I0007-I0013页

作者：杨志淳王晨霞蒋东韩佶杨帆闵怀东国网湖北省电力有限公司电力科学研究院武汉430077 哈尔滨工业大学(威海)新能源学院威海264200

面向包含柔性多状态开关的交直流混合微网系统的多模式运行与切换场景,提出了系统运行多模式划分方法及协同互助调控策略。首先,按照通讯方式、拓扑结构、负荷状态3个模式特点将系统划分为320种运行模式;然后,针对系统的不同运行模式深... 详细信息

面向包含柔性多状态开关的交直流混合微网系统的多模式运行与切换场景,提出了系统运行多模式划分方法及协同互助调控策略。首先,按照通讯方式、拓扑结构、负荷状态3个模式特点将系统划分为320种运行模式;然后,针对系统的不同运行模式深入分析对应模式下的功率传输平衡关系和内在切换逻辑,应用调控策略得到多模式运行下的电压源换流器(voltage source converter,VSC)有功功率调控指令,实现了系统多模式稳定运行和自由切换、馈线负荷均衡以及主变重载自动调控。最后,通过仿真验证了所提调控策略的可靠性,并分析了通信延迟对分布式控制的影响。仿真结果表明:所提调控策略能够保障交直流微网群系统在不同运行模式下稳定运行并灵活切换。

关键词：交直流微网多模式柔性多状态开关通讯方式拓扑结构负荷状态

直流电压下GIS盆式绝缘子表面电荷及电场分布特性仿真研究

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高压电器 2024年第3期60卷 101-110页

作者：罗传仙邱虎孙亚辉文豪程立丰罗子秋张晓星郭世瑞国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 国网福建省电力有限公司超高压分公司福州350013 湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心武汉430068

GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低,从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题,文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径,采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相... 详细信息

GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低,从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题,文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径,采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相关参数,研究了电压极性、不同电压幅值以及电压极性反转对盆式绝缘子表面电荷分布的影响。结果表明,在直流电压下,凹面主要积聚与外施直流电压极性相反的电荷,凸面主要积聚与直流电压极性相同的电荷,且凹面积聚的电荷密度更大;在极性反转后-100 kV直流电压下,盆式绝缘子表面原先积聚的电荷密度呈现先增大后逐渐减小的趋势,随后转换极性并达到饱和,电场在靠近高压端以及盆式绝缘子沿面0~20 mm处的畸变程度较为明显。电场在盆式绝缘子表面电荷极性发生变化前出现峰值,相比较电荷达到饱和状态,此时盆式绝缘子凹面最大场强增加46%,凸面最大场强增加5.4%。该研究可为直流电压下盆式绝缘子表面电荷分布特性提供指导。

关键词：表面电荷分布盆式绝缘子直流GIS 电荷积聚

输电线路雷电绕击风险评估多源数据融合可视化方法

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高电压技术 2024年第5期50卷 1877-1888,I0006,I0007页

作者：杜勇黄良灿沈小军辛巍金哲翁永春国网湖北省电力有限公司超高压公司武汉430072 同济大学电气工程系上海200092

直观描述超/特高压输电线路的绕击风险分布,展现线路结构、地形地貌、雷电活动等复杂因素的交互关系具有重要的价值,相关研究亟待深化。该文开展了绕击风险评估多源数据融合可视化方法研究。基于输电通道点云数据、EGM模型参数、绕击闪... 详细信息

直观描述超/特高压输电线路的绕击风险分布,展现线路结构、地形地貌、雷电活动等复杂因素的交互关系具有重要的价值,相关研究亟待深化。该文开展了绕击风险评估多源数据融合可视化方法研究。基于输电通道点云数据、EGM模型参数、绕击闪络率等多源数据特征分析,借鉴“以数生智”认知过程,提出了一种数据融合3维可视化框架及关键技术。该方法采用“档距-导线-断面-计算点-暴露弧”层级数据结构,按层级关联整合不同维度表达需求的数据,基于输电通道激光雷达点云空间开展以暴露弧为载体的绕击风险机理可视化,实现绕击闪络率、屏蔽机理、雷电流幅值等多源信息的综合立体展示,通过支持对限定条件的响应,实现了绕击故障分析应用。某500 kV线路档距案例应用结果表明:融合可视化能够发挥3维视图多尺度、多视角的优势,通过暴露弧与点云数据的信息互补,从机理层面揭示避雷线、地面对导线的屏蔽作用,提升数据展示的全面性、直观性。

关键词：输电线路雷电绕击多源数据信息融合 3维可视化