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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。
正式出版
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    变压器内部电弧故障快速检测方法研究与对比

    贾云飞贾双瑞罗迅汲胜昌...
    2158-2165页
    查看更多>>摘要：变压器内部短路电弧故障是变压器最危险、最严重的故障,极有可能造成变压器油箱的形变和破裂,乃至变压器油的燃烧与爆炸,对人员生命安全、变电站财产安全、电网运行安全都造成了严重威胁.实现变压器内部短路电弧故障的快速检测有利于及时发出断路器分闸信号,从而缩短电弧燃弧时间,减小电弧能量,降低燃爆可能性.为寻找适用于电弧故障快速检测的信号及特征,首先搭建了基于电容电感串联谐振的油中工频大电流电弧实验平台,并实现了油中工频电弧的电压、电流、压力波、光、电磁脉冲、气泡形态等关键电弧特性的测量;发现压力波存在前期快速振荡-后期持续上升两阶段,光信号存在间隔约10 ms的脉冲,电弧电流过零点时必定会产生电磁脉冲,上述压力波、光和电磁脉冲 3 种信号及其特性有望应用于变压器内部短路电弧故障的快速检测;最后对比了这3种故障检测方法的优缺点,并指出这些方法在工程实际应用前急需进一步解决的问题.

    变压器内部短路故障工频电弧油中电弧故障检测压力波光信号电磁脉冲

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    基于CWT和CNN-BiLSTM的散绕同步电机定子绕组短路故障检测方法

    于跃强陈宇赵仲勇宫小宇...
    2166-2176页
    查看更多>>摘要：近年来,基于脉冲频率响应法(impulse frequency response analysis,IFRA)的神经网络模型已被证实能够有效检测定子绕组故障.然而,这些模型普遍具有鲁棒性不强、抗噪能力差等特点,究其原因是大多数的模型采用简单的神经网络架构且常规的IFRA普遍采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)对暂态信号进行时频变换,而FFT并不适合处理暂态突变的非平稳信号.文中以散绕结构的同步电机定子绕组为检测对象,采用连续小波变换(continual wavelet transform,CWT)代替 FFT 处理 IFRA 的暂态信号,并基于一维卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)和双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)构建CNN-BiLSTM模型对采用CWT变换之后的信号进行故障检测.实验结果表明:采用CWT处理后的频域序列作为该模型的输入,相较于其它结构单一的模型,其平均准确率最优且高达99.01%.噪声对比实验表明:采用CWT变换后的数据能使故障诊断模型的鲁棒性及泛化性更强.

    同步电机定子绕组脉冲频率响应法小波变换CNN-BiLSTM

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    换流阀用阳极饱和电抗器温升特性及优化

    莫作权袁佳歆王伊帆李旭哲...
    2177-2186页
    查看更多>>摘要：阳极饱和电抗器(anode saturable reactor,ASR)是换流阀的关键一次设备,其在运行中因电磁损耗引发的温升问题明显并威胁绝缘体热老化.因此,准确分析ASR温升特性并寻求优化方法,对其状态评估、产品设计具有重要意义.为此首先根据发热机理和散热路径建立等效热路模型,定性分析了ASR实际运行中的温升特性;然后,建立ASR三维等效模型,结合瞬态传热原理来设定固体传热和空气对流参数,进一步应用基于湍流和实时混合假设的水冷却简化模型来模拟水冷散热过程,在兼顾准确性和高效性下开展多物理场耦合有限元仿真,定量计算ASR温度的大小变化和空间分布;最后,结合温度分布规律,提出不同截面积铁芯组合的结构优化方案,仿真验证了在电气性能不变前提下,各铁芯之间最大温差减少了原温差的91.7%,环氧树脂的最高温度降低3℃,为ASR的性能校验和参数设计提供借鉴.

    换流阀饱和电抗器温升特性有限元仿真温度分布

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    紊流随机风场下多相多分裂覆冰输电导线舞动的相间闪络概率评估

    王泽宇王涛李正良吕大刚...
    2187-2197页
    查看更多>>摘要：针对覆冰输电导线在紊流随机风场中舞动的相间闪络问题,提出了一种多相多分裂覆冰导线舞动的相间闪络概率评估方法.首先,通过生成覆冰导线在紊流随机风场中舞动时的随机风荷载,结合多相多分裂覆冰输电导线有限元模型对紊流随机风场中的导线舞动响应进行模拟;其次,通过等价极值分布法构建了多相多分裂覆冰输电导线舞动时的相间闪络失效准则,基于概率密度演化法发展了一种多相多分裂覆冰导线在紊流随机风场中发生非同步舞动的相间闪络概率评估框架;最后,对某单跨三相四分裂覆冰输电导线算例进行分析.结果表明:1)不同相对位置的覆冰导线相间闪络概率评估结果差异明显,并且相较稳态风场情况,紊流随机风场作用下的各相导线相间闪络概率密度曲线峰值位置左移,峰值存在明显的降低;2)随着紊流度的增加,各相覆冰导线在紊流随机风场中舞动时更易发生相间闪络;3)该跨覆冰导线的相间闪络概率随平均风速的增加呈现先升后降的变化趋势,不同初始风攻角工况的各相导线相间闪络概率差异明显.

    多相多分裂覆冰输电导线紊流随机风场非同步舞动概率密度演化法相间闪络概率评估

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    基于法拉第效应的宽频光学电流传感器研制及其性能研究

    朱鸿沙致远李佳讯张乔根...
    2198-2206页
    查看更多>>摘要：当前智能电网和新型电力系统中存在大量高频暂态电流分量.高频暂态电流是反映电力系统扰动及故障过程的重要信息,对其波形、频率、幅值等信息参数进行实时观测是预防和确保电网安全稳定运行的前提.而传统电流测量方式存在频带窄、易受电磁干扰、绝缘配合难度大等问题,难以对暂态电流进行有效检测.故提出并设计了一种具有抗干扰能力的螺线管式宽频光学电流传感器,基于传感器性能测试平台,研究了传感器的灵敏度、线性度以及频率特性,结果表明目前传感器的灵敏度为 62.57 mV/A且带宽可以达到 1 MHz以上;此外搭建了直流电弧实验平台对直流电弧进行了测量.试验结果表明,该传感器可实现对直流至高频电弧分量的有效测量,其测量结果与标准电流探头的线性相关度可达 0.9971,多次实验结果表明相关系数的相对变化率小于 2%,具有一定工程使用价值.

    高频暂态电流光学电流传感器性能测试频率特性直流电弧

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    冷热冲击下纳米粒子改性硅橡胶/环氧树脂绝缘修复涂料耐电特性

    杨国清蒋超璐张中杨王德意...
    2207-2216页
    查看更多>>摘要：为解决现有绝缘修复材料在大范围温度波动时出现绝缘件剥落、二次开裂、电气失效等问题,研制了多种纳米粒子填充的硅橡胶/环氧树脂复合修复涂料,对比分析了冷热冲击循环前后修复涂料的粘合强度、电气性能和微观结构.结果表明:冷热冲击会造成修复涂料分子主链断裂,产生低分子产物和氧化游离基团,导致涂料相对介电常数和介质损耗增大,击穿场强减小;而功能纳米母粒可提高界面结合能,阻碍聚合物分子的拉伸和扭转,使涂料具有相对稳定的化学结构,可防止冷热冲击下基体内局部劣化通道的延伸,从而有效抑制修复涂料耐电性能的下降;当玻璃纤维、纳米ZnO、SiO2共混,填充量(质量分数)为16%时,涂料电气性能良好,且硅橡胶/环氧树脂复合修复涂料固化时间短,无溶胀现象发生,附着力良好,为设备绝缘快速修复提供可能.

    冷热冲击绝缘修复纳米复合材料介电性能击穿特性

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    油纸绝缘层间气泡局部放电演化特性

    周俊杰吴治诚张乔根张锐...
    2217-2224页
    查看更多>>摘要：在变压器内部电、热多重应力作用下,油纸绝缘匝间易产生气泡诱发局部放电,威胁变压器的安全运行.文中采用脉冲电流法研究油纸绝缘层间气泡局部放电的演化特性,掌握局部放电演化与气泡缺陷劣化的关联.结果表明,根据局部放电平均放电量(Q)、放电重复率(N)、局部放电相位谱图(PRPD)随时间的变化规律,气泡局部放电演化可分为起始、过渡和稳定 3个阶段.通过改变加压时间和气泡位置,以及分析局部放电持续不同时间后气泡内部气体含量的变化,研究局部放电演化机制,发现起始阶段图谱特征产生的原因为绝缘纸表面电荷的积累,而过渡阶段的演化则源于以氧气为代表的电负性气体在局部放电持续作用下消耗殆尽,使得气泡内的放电模式发生改变.此外,气泡所处层间位置、气泡高度以及面积对放电量和重复率影响显著.定量结果表明:局部放电剧烈程度与气泡缺陷参数正相关,可以通过局部放电评估缺陷的劣化程度.研究揭示了层间气泡局部放电的演化规律及影响因素,能够为变压器油纸绝缘状态评估提供参考.

    油纸绝缘层间气泡局部放电演化特性气泡参数

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    基于离散元方法的复合绝缘子表面污秽沉积模型

    刘冬雄杨忠毅曾祥君汤涛...
    2225-2236页
    查看更多>>摘要：污秽颗粒在复合绝缘子表面的沉积会影响其电气特性,导致沿面放电甚至污秽闪络的发生,从微观的角度探究其沉积机理,能够为电力系统的稳定运行提供理论依据.文中基于JKR接触力学理论,通过传统牛顿力学法和离散元方法分别对颗粒碰撞过程中的受力情况进行分析,提出综合考虑法向碰撞、颗粒反弹速度的碰撞沉积模型.根据不同碰撞沉积模型进行仿真实验,将所得结果与现有实验结果进行比较.结果表明:对比牛顿力学方法,离散元方法得到的碰撞沉积模型更能准确预测SiO2颗粒在复合绝缘子表面的沉积情况.绝缘子表面颗粒沉积数随粒径的增大呈先增大后减小的趋势,在粒径20 μm时达到最大沉积数.改变风向,绝缘子串中压端与高压端NSDD的比值随风向角度的增大而减小,下表面与上表面NSDD的比值随角度的增大而减小.绝缘子表面颗粒沉积数随风速的增大呈先增大后减小的趋势,并在±30º时达到最大.该文模型能够更为准确的描述污秽颗粒在绝缘子表面的沉积过程,研究结果有助于完善复合绝缘子表面污秽沉积机理.

    复合绝缘子污秽颗粒离散元方法碰撞沉积模型对比

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    打印微结构对表面电荷积聚特性的影响

    姚亦桐杨洋牛广乾钱志源...
    2237-2246页
    查看更多>>摘要：航天器等真空设备面临着高电压、小型化的发展需求,但其中的固体-真空绝缘界面容易发生真空沿面闪络.为了提升真空绝缘的沿面耐电性能,通过3D打印技术在绝缘介质表面构建了微刻槽和打印金属两种微结构,并通过电荷积聚实验研究发现了打印微结构能有效抑制表面电荷积聚过程;同时,改变微刻槽数量以及金属的宽度和数量,进一步通过实验对比研究了参数不同时的情况,发现增加微结构的数量和宽度均有利于提升其对电荷积聚的抑制效果;最后,构建真空沿面闪络粒子仿真模型,通过研究电子运动和二次电子崩的发展,并结合实验结果发现微结构能够散射电子,从而产生抑制电荷积聚、提升沿面耐电强度的效果.

    真空沿面闪络3D打印打印微结构电荷积聚二次电子崩耐电强度

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    基于声学FEM-BEM的户内变电站噪声场计算

    唐波刘思煜黄韬白晓春...
    2247-2258,中插39页
    查看更多>>摘要：准确计算户内变电站大型、复杂的噪声场分布,进而评价可采用降噪措施的减噪效果,是解决户内变电站噪声污染的关键问题.为此,综合声学有限元法(finite element method,FEM)求解复杂声场收敛性好及精度高的优点,及声学边界元法(boundary element method,BEM)降维求解大型声场的优势,提出了一种基于声学FEM-BEM的户内变电站噪声场求解算法.首先,建立变电站内部声源声固耦合模型,采用声学 FEM 求解混响噪声作用下的声固耦合响应;然后,基于声学FEM-BEM耦合理论,求解内、外耦合边界处结构单元受声固耦合激励产生的位移及应力载荷;最后,根据声压及应力载荷激发的外场声波扩散模型,基于常规Gauss数值积分法,建立外部空间声域2维BEM声学积分方程,求解外部声场.该算法在湖南某110 kV户内变电站噪声场的求解分析中得到了成功应用,与实测值的相对误差为3.61%～4.87%.

    户内变电站噪声场声学FEM-BEM耦合方程降噪

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