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高电压技术
中国电力科学研究院　中国电机工程学会
高电压技术

中国电力科学研究院　中国电机工程学会

杨迎建

月刊

1003-6520

hve@sgepri.sgcc.com.cn

027-59835528

430074

湖北省武汉市珞瑜路143号武汉高压研究所

高电压技术/Journal High Voltage EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为国内外唯一集中、全面地反映当前高电压技术领域科技信息的专业技术刊物，国内外公开发行，是国务院学位办审定的中文重要期刊、中文核心期刊，EI page one和《科技文献通报》收录期刊。本刊根据电力生产、建设、科研、教学需要提供导向性、实用性信息及技术措施，推广实用技术的成果，为我国科技发展、领导决策、促进生产发挥接口、载体和桥梁作用。本刊报道内容包括高压设备、输电线路、系统暂态、测试工程、电磁、城网供电、电力电子等及生态环保生物医疗等边缘、交叉学科。既有基础理论研究也有工程实践应用。本刊读者对象为电力系统生产、建设、运行、管理部门及相关产业科研、设计、制造单位的领导、科技人员、大专院校师生及其他相关工程技术人员。
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    脉动风作用下悬垂绝缘子串风偏计算模型及特性分析

    闫聪谢强邹峥
    5327-5337页
    查看更多>>摘要：为探究脉动风下悬垂绝缘子串的动态风偏及其特性,弥补对其研究多集中于静力公式计算和有限元分析的不足,并为实际工程设计和线路风偏防治提供理论参考.假定脉动风下导线的响应为小变形并忽略其振型和连续档的影响,通过分析无高差线路中绝缘子串和导线的受力状态,在静力公式基础上引入惯性力,并考虑气动阻尼效应,根据达朗贝尔原理建立悬垂绝缘子串的风偏动力方程,可用4阶龙格库塔法对其进行求解.通过算例分析发现,该理论模型能够有效计算绝缘子串的风偏时程,且风偏角度围绕其均值浮动的范围会随风速的增大而减小;同时,脉动风对目标绝缘子串风偏角的动力放大系数主要在1.05～1.45之间,该动力放大效应不可忽视并会随着风速的增大而减小.

    悬垂绝缘子串风偏气动阻尼效应动力方程分布特征动力放大效应

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    基于多点采样的模块化多电平换流器子模块电容和等效串联电阻监测方法

    刘俊杰祝令瑜孙启明汲胜昌...
    5338-5345页
    查看更多>>摘要：模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)近年来得到了广泛的发展与应用.电容器是MMC中子模块(sub-module,SM)的重要组成部分与关键元件,承担直流支撑与储能工作.为保证MMC系统的安全可靠运行,有必要对子模块电容器状态监测方法展开研究.基于MMC系统运行特性,提出一种在工频周期内对子模块电压进行多相位点采样,并结合系统控制侧开关信号、调制比与交流侧电流电压幅值、相位等信息构建电压电流状态方程,以求解电容值与等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)值等状态特征参量的子模块电容器状态监测方法.随后搭建单相七电平MMC系统仿真平台与半实物仿真平台,对上述方法的可行性与准确性进行验证.仿真结果表明子模块电容器C值监测误差绝对值小于0.03％,ESR值监测误差绝对值小于0.5％.实验结果表明C值监测误差绝对值小于1.5％,ESR值监测误差小于10％,满足子模块电容器状态监测要求.

    模块化多电平换流器子模块电容等效串联电阻状态监测

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    非典型数据集下基于Swin Transformer的局部放电模式识别

    张雨啸张贲宋辉唐忠...
    5346-5356页
    查看更多>>摘要：随着深度学习算法在局部放电模式识别领域的广泛应用,其很大程度上弥补了传统方法施行困难、效率低下的缺点.但由于实际现场局部放电机理复杂且情况多变,且可供训练的缺陷放电数据稀缺,大部分深度学习算法仍难以在实际使用中取得理想的识别准确率.该文通过分析实际测得的局部放电相位分辩的脉冲序列(phase resolved pluse sequence,PRPS)图谱特征上存在的问题,对比前者和局部放电缺陷实验模型上测得的PRPS图谱特征之间的差异,发现实际测得的现场数据具有更多的非典型特征,因此针对其提出一种基于Swin Transformer网络的局部放电识别方法,测试了该网络在前述两种来源数据上的识别准确率,并与传统神经网络进行了对比.结果表明:SwinTransformer网络可以在实际现场数据分类上取得93.3％的识别准确率,与传统方法相比,其识别准确率更高,且适用于现场缺乏局部放电样本的情形,更适合实际条件下使用.

    局部放电深度学习模式识别非典型特征SwinTransformerPRPS

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    基于主特征量的全并联AT牵引网故障定位方法

    刘国胜李泽文夏翊翔吴国瑞...
    5357-5367,中插3页
    查看更多>>摘要：针对现有全并联AT牵引网单端故障定位方法存在故障区段识别灵敏度低、单端定位第二波头辨识难的问题,提出了一种基于主特征量的全并联AT牵引网故障定位方法.首先,分析了自耦变压器的边界特性,论证了利用主频差异度判据识别故障区段的可行性.然后,基于全并联AT牵引网上下行线路并联的结构,分析了电流行波突变幅值与两端母线出线数的关系,并根据突变幅值最大原则识别上下线路各自的行波主波头.最后,提出了一种基于主波头时差的全并联AT牵引网故障定位方法,利用主波头时差与故障距离的固定映射关系实现故障点的精确定位.仿真结果表明,所提方法无须识别易受过渡电阻影响的行波第二波头,能灵敏识别故障区段并精准定位故障点.

    全并联AT牵引网自耦变压器主频量故障主波头行波故障定位

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    受潮对ZnO阀片的多重雷击耐受性能影响

    郭蕾刘聪黄林王东阳...
    5368-5377页
    查看更多>>摘要：ZnO阀片是避雷器的核心组件,易遭受环境中潮气的侵入,并在多重雷击下发生严重的破坏.为此针对受潮对ZnO阀片的多重雷击耐受性能的影响进行了研究.首先,搭建了 ZnO阀片多重雷击实验平台与人工受潮实验平台,制备了不同受潮状态样品,对样品进行4重雷击实验,测试得到了实验过程中样品的直流参数和红外温升变化结果;然后,分析了受潮对ZnO阀片的多重雷击电特性影响,结合直流参数并基于微裂纹研究了受潮下ZnO阀片电特性劣化过程;最后,基于样品的冲击表面温度分布图和冲击热性能参数,统计了冲击破坏形式,并结合样品微观结构变化情况分析了受潮阀片冲击热特性变化与热应力对阀片的破坏.实验结果表明:阀片受潮加速其多重雷击损坏速率,损坏速率最高为正常阀片的7.5倍;受潮阀片的冲击红外温升增大但分布更均匀,最大温升为正常阀片的1.75倍;阀片受潮劣化主要由其内部微裂纹与水分共同形成的高电导电阻通道导致,并会对阀片造成随干燥而恢复的可逆缺陷和腐蚀性不可逆缺陷.

    多重雷击氧化锌阀片受潮劣化雷击耐受性能微裂纹

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    基于分子动力学模拟的电-热耦合作用下改性纤维素纸的劣化微观机理

    刘道生崔车乐刘展鹏王仕会...
    5378-5387页
    查看更多>>摘要：计算机技术的快速发展推动了分子模拟技术在变压器绝缘材料和纳米改性研究中的广泛应用.现有研究主要从静态下研究纳米颗粒对绝缘材料的改性效果,从电热联合老化的动态过程中揭示纳米颗粒对绝缘材料改性机制的研究尚未完善.文中建立了不同含量的SiO2/纤维素分子模型,通过分子动力学模拟的技术手段对分子模型进行老化处理,研究电热耦合作用下SiO2改性纤维素微观参数的变化规律.结果表明:纤维素模型的热力学与介电性能主要受温度影响,电场的引入加剧了温度对纤维素的影响,加速了纤维素的老化;添加SiO2颗粒改性后纤维素的热力学和介电性能得到了显著提升,添加含量对改性效果的提升存在阈值,其中5％SiO2/纤维素模型具有最佳改性效果.以上结论表明限制分子链的运动以及提升SiO2与纤维素的相容性是提高绝缘材料抗老化性能的关键,为深入了解纳米改性机制和指导绝缘材料改良提供理论支持.

    分子动力学模拟纤维素绝缘纸电热联合老化SiO2改性微观机制

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    CF3SO2F/N2混合气体中柱式环氧树脂绝缘子沿面闪络特性

    苑伟光高克利任书波郑宇...
    5388-5396页
    查看更多>>摘要：CF3SO2F/N2混合气体是一种潜在的SF6替代气体,但其沿面闪络特性目前仍有待研究.该文结合三氟甲基磺酰氟(CF3SO2F)已有研究成果,综合考虑液化温度、运行工况、应用成本等多方面因素,主要研究CF3SO2F/N2混合气体.通过搭建直流、工频、雷电冲击等不同电压形式下的沿面闪络实验平台,开展了均匀电场下混合气体中的沿面闪络特性研究,并与SF6进行了对比.通过研究发现:不同电压形式下的沿面闪络电压随气压升高而呈增长趋势.在直流电压下,0.8 MPa下混合体积比为12％CF3SO2F/88％N2的混合气体相对沿面绝缘强度为0.5 MPa下SF6的90％以上;在工频交流电压和雷电冲击电压下,前者的相对沿面绝缘强度分别接近后者的70％和90％.此外,还对实验后样品表面形貌进行了对比分析,发现不同电压形式下,混合气体中实验后样品表面闪络痕迹的形状与颜色均存在差异,其中工频交流电压沿面闪络对样品表面的损伤最严重.该文结论可为CF3SO2F绝缘设备的绝缘设计提供参考.

    CF3SO2F/N2混合气体环氧树脂绝缘子沿面闪络SF6替代气体均匀电场雷电冲击傅里叶变换红外光谱法

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    纳米SiO2/硅橡胶复合材料热裂解进程的分子模拟

    刘兴杰沈瑶贾方瑞梁英...
    5397-5405页
    查看更多>>摘要：复合绝缘子硅橡胶在长期运行中受到热、电等复杂因素作用下逐渐老化裂解,严重时会造成绝缘击穿失效.为探究高温下纳米SiO2对硅橡胶复合材料的热裂解过程的影响,运用分子模拟软件构建纳米SiO2/硅橡胶复合模型,通过反应动力学方法模拟纳米SiO2/硅橡胶复合材料的高温裂解过程.研究发现:纳米SiO2/MVQ复合体系与MVQ的高温裂解情况、产物相似,均在高温下发生分子链断裂,产生链状硅氧烷,并伴随着大量的小分子物质;纳米SiO2对MVQ的高温裂解过程起到抑制作用,且随着温度的升高,抑制作用逐渐减弱;CH4、C2H2和H2是纳米SiO2/MVQ体系在高温下裂解的主要小分子产物,且H2的数量远远大于其余产物数量,纳米SiO2/MVQ复合绝缘材料的击穿失效可能与H2存在密切联系;纳米SiO2/MVQ复合体系的产物生成速率、数量以及裂解片段与MVQ相比都更少,其热裂解后的小分子含量和类型有望作为评估复合绝缘子硅橡胶热老化程度的参考标准.

    硅橡胶反应动力学高温裂解老化击穿

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    交流叠加雷电冲击电压下SF6中线形金属微粒局部放电和运动特性

    韩旭涛吴旭涛赵莹莹牛勃...
    5406-5414页
    查看更多>>摘要：GIS设备运行中常常遭受雷电过电压的侵袭,设备实际承受交流叠加雷电冲击电压的作用,高幅值的冲击电压激发线性金属微粒开始运动并产生局部放电,严重威胁GIS设备的安全运行.针对于此,搭建了交流叠加雷电冲击电压试验系统,结合局部放电测量和光学图像观测的手段,研究了交流叠加雷电冲击电压下SF6气体中线形金属微粒的局部放电特性和运动行为,并结合两者对交流叠加雷电冲击电压下线性金属微粒的运动机制和局部放电机理进行了分析.结果表明:叠加电压会激发线形金属微粒的运动,但是雷电冲击电压作用后,并不会立即产生明显的局部放电信号,而是在一段迟滞时间后开始产生持续的局部放电,该迟滞时间与缺陷的物理尺寸及数量相关;后续持续放电过程中会出现贯穿电极的跳跃运动,产生大幅值的放电信号.该研究工作有利于深入理解实际设备中金属微粒的运动特性及其引发局部放电的过程,对于设备运维分析和设备制造改进具有指导意义.

    交流叠加雷电冲击气体绝缘组合电器线性金属颗粒局部放电运动特性

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    双向拉伸聚丙烯薄膜分子链有序性调控及其对储能特性的影响

    周一涵李志元程璐刘文凤...
    5415-5423页
    查看更多>>摘要：双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜作为介质材料广泛用于薄膜电容器中,其电学性能决定了电容器的储能特性.在工业应用领域,调控树脂分子结构以及优化薄膜拉伸工艺是提升BOPP储能密度的关键方法.因此,选取两种不同的聚丙烯(PP)树脂并改变双向拉伸温度制备得到了 6种BOPP薄膜试样,并对BOPP薄膜的分子链有序性及储能特性进行了测试表征.结果表明:拉伸温度的提高一方面有利于分子链的有序排布,另一方面过高的温度会加剧分子链解取向.有序规整的分子链排布能够提高BOPP分子链段运动活化能,从而抑制载流子迁移,提升击穿场强,最终实现储能密度的提升以及介电损耗的抑制.

    薄膜电容器BOPP薄膜拉伸温度有序性取向度储能密度

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