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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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    复合绝缘子无溢流覆冰增长数值模拟及自然覆冰试验验证

    迟明辰胡玉耀蒋兴良刘宗源...
    1694-1703页
    查看更多>>摘要：绝缘子覆冰对电力系统的安全可靠运行构成了严重威胁.目前,主要从试验角度定性解释伞裙结构对绝缘子覆冰形态、覆冰量的影响,少有基于覆冰增长机理的冰形数值模拟研究.因此以FXBW-35/70为研究对象,基于流体力学和热力学原理,计算分析了绝缘子表面冻结系数和对流换热系数的变化规律,建立了绝缘子无溢流覆冰增长三维数值模型,并进行了自然覆冰试验验证.结果表明,冻结系数随着温度、水滴直径和液态水含量的升高而降低;对流换热系数随着风速的增大而增大.绝缘子无溢流覆冰增长方向与位置有关,杆径覆冰主要沿径向增长,而伞裙边缘覆冰沿径向和轴向2个方向增长.模型计算得到的绝缘子覆冰特征参数与试验的误差均在15％以内,验证了模型的有效性.

    无溢流湿增长覆冰数值计算对流换热系数冻结系数绝缘子

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    基于气泡动力学的油浸绝缘纸中气泡形成模型

    黄宇周游罗颖婷石墨...
    1704-1713页
    查看更多>>摘要：油浸式变压器内部绕组的匝间纸绝缘受温度的影响会析出气泡,进而引发局部放电导致绝缘劣化.该文通过研究油纸界面的微观结构和气泡产生的物理过程,建立气泡演化的数值模型,结合气泡生长过程中的受力分析,得到了气泡在不同条件下的生长规律.首先,基于Rayleigh-Plesset方程建立油纸界面处由气泡内压强主导的气泡生长过程.其次,根据理想气体体积定律与Hertz-Knudsen界面蒸发冷凝方程量化界面处水蒸气进入气泡的质量通量,并在此基础上建立气泡内压的控制方程.最后,求解获得了升温时油纸系统中气泡的生长曲线,并根据气泡生长时的受力分析得到了气泡脱离半径进而计算出气泡初始逸出温度(initial temperature of bubble escape,ITBE).计算的气泡脱离半径与实验结果具有较好的一致性,此外预测的ITBE与实验结果的最小平均相对误差为1.11％.模型结果表明,纸中水分质量分数越高,气泡生长速度越快.而绝缘纸微观结构的变化主要通过影响气泡初始半径和气泡在界面处所受表面张力的大小,从而影响气泡的形成过程.

    油浸式变压器气泡初始逸出温度气泡形成Rayleigh-Plesset方程气泡动力学

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    直流电压下油纸绝缘纤维杂质迁移运动特性及动力分析模型

    杨森鸿李原林思衍袁豪...
    1714-1722页
    查看更多>>摘要：换流变压器阀侧绕组运行过程中长期承受直流电场分量,其内部纤维杂质易积聚成桥,严重影响复合绝缘性能.为此,探究了直流电压下油纸绝缘纤维杂质迁移运动特性,对其轨迹、速度、偏移距离等特征参数进行了定量分析.在此基础上,建立了直流电压下纤维杂质动力分析模型,还原了纤维杂质的整个运动轨迹,并定量解释了其运动过程中速度及偏移距离变化的动力学机制.结果表明:球板电极下,单个纤维杂质在电极间往复运动,同时向强场区域水平迁移.其单次运动周期分为"抬升"、"上升"、"下降"3个阶段,最大运动速度可达102 mm/s量级.随加压时间增加,油中纤维杂质在强场区域积聚为杂质小桥,小桥间因同号电荷相斥最终呈现中间密集而边缘稀疏的形态特征.仿真研究纤维杂质迁移运动特性,发现其"上升"阶段运动速度先急速增大再缓慢增加,"下降"阶段速度则先急剧增大至极大值而后逐渐减小,最大加速度可达102 m/s2量级.进一步地,纤维杂质运动过程中水平方向偏移距离随碰撞次数增加逐渐减小,其关系服从指数函数.以上研究可明确直流电压下纤维杂质全运动过程,实现杂质动力学特征定量计算,为后续纤维杂质绝缘危害性评估工作提供理论依据.

    油纸绝缘纤维杂质迁移运动有限元动力学模型

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    基于凝聚层次聚类的接地网定向支路减维腐蚀诊断优化方法

    谢炀杨鑫黄亚飞朱子茵...
    1723-1730页
    查看更多>>摘要：为了更有效地对接地网水平支路导体的腐蚀故障情况进行诊断,采用模型仿真方法对基于电网络理论的接地网腐蚀诊断方法进行分析,针对现有接地网腐蚀诊断模型存在的缺陷,提出了一种基于凝聚层次聚类的接地网定向支路减维腐蚀诊断优化方法.该方法通过分析恒定直流激励下接地网各支路电阻变化对于端口的灵敏度规律,利用支路端口灵敏度对接地网可及端口进行凝聚层次聚类,以选出最优端口测量组合;然后采用定向支路减维方法对各端口电阻方程进行支路筛选,将灵敏度低于判定阈值的导体支路划为未知支路,高于判定阈值的导体支路划为健康支路,以降低腐蚀诊断模型的病态程度和计算维度.在某模拟变电站接地网上对该方法进行了仿真验证,结果显示优化后的整体诊断相对误差仅为3.07％,远小于普通接地网腐蚀诊断的6.74％,证明该方法能显著提高接地网腐蚀诊断精度,可为接地网腐蚀诊断提供理论指导.

    接地网腐蚀诊断支路端口灵敏度凝聚层次聚类定向支路减维

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    复杂运行条件下非均匀老化油纸绝缘典型电场变化特性

    梁一霖张明泽刘骥雷胜杰...
    1731-1741页
    查看更多>>摘要：油纸绝缘作为变压器的主要绝缘部分,长期运行后变压器主绝缘发生的非均匀老化现象,在复杂运行条件下(环境温度、受潮情况,电压类型)将导致工况运行时主绝缘内的电场分布发生变化,因此明确工况运行下非均匀老化油纸绝缘内特征位点(最大场强处)电场的变化特性至关重要.通过开展不同老化、受潮程度油纸绝缘材料的介电参数测试,明确了老化后油纸绝缘材料的工频介电常数、直流电导率随着运行条件的变化规律,通过构建基于GA-BP神经网络的老化油纸绝缘材料介电参数模型,实现了非均匀老化油纸绝缘介电参数的多元非线性定量表征;同时考虑油浸纸板老化对油纸间水分平衡规律存在的影响,修正了非均匀老化油纸绝缘内的油纸水分分布,并根据典型非均匀老化主绝缘结构,构建了非均匀老化油纸绝缘典型电场分布模型;最后,考虑到当前特高压电网中,区别于普通交流变压器绝缘所承担的交流电压,换流变压器阀侧绕组承担的电压中含有较高的直流分量,导致其面对的更高的绝缘水平要求.通过分别设定两种外施电压,并在复杂运行条件下,针对不同非均匀老化阶段的油纸绝缘模型的典型电场分布进行仿真计算,揭示了非均匀老化油纸绝缘电场变化特性,明确了实际运行中应加以注意的运行工况,为变压器的运维策略提供了重要的理论支撑.

    油纸绝缘非均匀老化非线性介电性能电场变化特性交直流复合电场

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    DBD等离子体与活化水对马铃薯生长特性及产量的影响

    李平陶华杨彭超王超群...
    1742-1751页
    查看更多>>摘要：等离子体技术在农业生产、生物医学、环境保护等领域有着广泛的应用前景.论文采用多针-板电极制备等离子体活化水装置、板-板电极等离子体直接处理马铃薯装置,对比研究了不同放电功率下等离子体活化水、直接等离子体处理对马铃薯生长特性及产量的影响.2种装置均呈丝状放电,且放电功率与外施电压正相关;当最佳放电功率匹配时,等离子体活化水、直接等离子体处理均能显著改善马铃薯生长特性及产量.等离子体活化水的放电功率为53 W时,马铃薯植株高度、茎粗、鲜重、叶绿素质量分数及产量分别提升了6.4％、18.9％、25.9％、31.7％及17.5％;直接等离子体处理马铃薯的放电功率为8 W时,植株的各参数值增幅均在10％以上.研究结果表明:放电功率变化时,等离子体活化水的理化参数(pH值、氧化还原电位、电导率、过氧化氢、硝酸根离子、亚硝酸根离子)变化显著;随着放电功率的提升,直接等离子体处理的马铃薯吸水率先增长后下降,种皮刻蚀逐渐明显.论文的研究可为DBD等离子体与活化水在农业生产领域应用提供参考.

    DBD等离子体活化水直接等离子体处理放电功率马铃薯生长特性

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    星载微波部件微放电阈值的改进多粒子蒙特卡罗计算方法

    张娜曹猛王瑞白春江...
    1752-1759页
    查看更多>>摘要：星载微波部件的微放电效应是导致航天器谐振类设备失谐、噪声电平抬高、输出功率下降,甚至影响通信信道乃至整个微波传输系统彻底失效的瓶颈问题之一.在设计阶段对星载微波部件微放电效应进行精准的评估是减少地面反复试验,避免延误研制周期的重要手段.为了进一步改善现有蒙特卡洛方法的计算准确度问题,文中提出了一种精度更高的计算星载微波部件微放电阈值的蒙特卡罗方法,该方法对参与微放电过程的初始电子进行了动态调整,采用四阶龙格-库塔法推进微波部件中电子的运动轨迹,基于Furman模型描述电子与微波表面相互作用的二次电子发射过程,按照碰撞电子产生的实际二次电子个数及对应能量参与碰撞时刻后的微放电过程,该多粒子-多碰撞过程更加客观、准确地表征了微放电效应发生的物理过程.以平板传输线和同轴传输线为例,文中所提出的方法相对于已有的蒙特卡罗方法计算精度显著提升,同时计算效率优于商用CST的粒子模拟结果.

    微放电二次电子发射蒙特卡罗方法阈值微波部件

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    电极间隙对脉冲电场处理器杀菌效果的影响

    田野樊文硕卢伟健张冠军...
    1760-1768页
    查看更多>>摘要：脉冲电场是新型非热杀菌技术,杀菌效率高、有效保留液体食品的营养成分,具有广阔的应用前景.电极间隙作为脉冲电场杀菌处理器的关键指标,决定处理器的电场分布和杀菌效果.为了获得最佳间隙参数,提升杀菌效果,为此设计了共场型脉冲电场处理器,电极间距分别为3、5和7 mm,针对固定电导率(等效鲜榨柚子汁电导率)的2种典型细菌(金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)菌悬液,研究了脉冲电场的杀菌效果.研究发现,3 mm电极间距所能施加最大电压为18 kV,5、7 mm的可达30 kV;处理时间为120 s时,3种间隙的杀菌效率均可达99.99％.因此,综合考虑电源性能、设备能耗和处理能力,首选3 mm电极间距为处理器的应用参数.评估外施电压幅值对杀菌效果的影响,发现细菌存活量的下降趋势可根据其下降速率分为"慢-快-慢"3个阶段.结合菌悬液上清液蛋白质含量的上升趋势,充分说明了电穿孔应为脉冲电场的主要杀菌机制.

    脉冲电场杀菌电极间隙处理器结构杀菌效果电穿孔

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    三芯电缆中间接头压接缺陷多物理场及温度梯度场分析

    徐翀王鹏博杨帆卢旭...
    1769-1780页
    查看更多>>摘要：为解决传统电缆中间接头压接缺陷识别温度敏感性差、环境影响因素多、设备检测精度低等问题,提出了一种基于温度梯度矢量分析的电缆中间接头缺陷识别方法.通过对10 kV三芯电缆开展多场耦合计算,采用矢量分析方法获得了电缆中间接头的温度梯度场和热流密度分布矢量图,形成了电缆中间接头温度梯度场分布规律.结果表明:电缆中间接头表面温度梯度主要受x方向(电缆径向)温度梯度的影响;正常接头表面温度变化率不超过16.6％,其表面温度梯度变化率达49.8％;缺陷接头表面温度变化率不超过21.8％,其表面温度梯度变化率达57.8％,温度梯度场相较温度场有更高的检测灵敏度.开展电缆中间接头温度梯度场分析研究,对电缆接头致热型缺陷运维效率提升有积极意义.

    电缆中间接头矢量分析温度梯度热流密度运维效率

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    直流电场下涂层对导线表面水滴电致运动及电晕放电的影响

    李俨洲李奇徐姝辛刘锐...
    1781-1791页
    查看更多>>摘要：架空输电线路上的电晕放电现象通常由导线表面凸起物造成,如雨滴、污秽等,其中雨滴产生的电晕放电现象最为普遍.当前世界各国对于直流输电线路电晕放电机理的研究仍不够深入,因此其也成为发展高压直流输电亟待解决的问题之一.通过球板试验平台研究了涂敷涂层的铝球在表面附着水滴时,涂层对直流电晕特性及铝球表面水滴电致运动特性的影响;利用仿真软件建立了水滴电致运动多相流模型,分析了涂层接触角与水滴运动形态对水滴周围场强分布的影响.结果表明:水滴半径随接触角的增大而减小,水滴长度随接触角的增大先增大后减小;超亲水性涂层表面水滴吸附效应较强,水滴的运动幅度大大降低,水滴周围的电场强度畸变程度较小,同时电晕电流脉冲有效值最低;而超疏水性涂层表面的水滴难以稳定存在,水滴周围场强畸变程度较大,在电场作用下极易发生喷射现象,水滴喷射后场强的畸变程度会降低.

    电晕放电高压直流输电涂层电流体动力学多相流

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