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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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    高原地区隧道净空绝缘间隙修正

    蒋兴良胡松林杨国林李雨泰...
    3589-3597页
    查看更多>>摘要：高原地区雷害频繁,电气外绝缘性能降低.修建高原铁路隧道需要对隧道净空绝缘间隙进行修正,其中隧道-架空接触网气隙间距是确定隧道净空间隙的重要依据,雷电冲击放电电压是确定该气隙最小间距的控制因素.国内外现有高海拔修正系列标准均不适用于 3000 m 以上地区,考虑放电基本特性和原理,在人工气候实验室搭建铁路隧道的典型结构,并模拟高原地区气候特点,研究300～700 mm 5个短间隙在243～4000 m 5个海拔条件下的正、负极性雷电冲击放电特性.基于大气实际参数提出了3种隧道净空绝缘间隙修正方法,建议在2、3、4 km海拔处分别按照340、390、440 mm进行隧道-架空接触网绝缘间隙修正,从而确定最小隧道净空高度.该方法可为高海拔地区铁路的电气化设计和改造提供指导,具有工程应用意义.

    高原地区隧道净空空气绝缘间隙雷电冲击放电修正方法

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    复合绝缘材料用连续玄武岩纤维老化特性及机理

    刘云鹏张铭嘉于红马龙...
    3598-3606页
    查看更多>>摘要：探究连续玄武岩纤维在各类介质环境下的稳定性对于拓展其在复合绝缘材料上的应用至关重要.为此,文中比对了10组不同产地的连续玄武岩纤维与无碱玻璃纤维在酸性环境、碱性环境、富盐环境以及高温富盐环境下的老化特征差异,分析了连续玄武岩纤维的老化机理,通过灰色关联分析明确了构成玄武岩纤维耐候性的关键成分.结果表明:超过50%的玄武岩纤维样本拥有优于无碱玻璃纤维的耐盐碱环境的能力;碱性环境下,Si、Al、B元素与OH-的反应性造成两类纤维损伤,其中玄纤由于内部高含量的Ca、Mg,更易形成氢氧化物附着于纤维表面,降低了损伤程度;富盐环境下纤维表层的Ca、Na、K等元素扩散至溶液,导致了纤维表层结构疏松,且在介质渗透溶胀的作用下形成缺陷,致使两类纤维强度同步下降,但在老化周期内玄武岩纤维仍呈现出更高的力学特征.综上,玄武岩纤维更适于应用在盐碱重污秽地区的中低压复合绝缘产品或高力学需求的电工材料.

    玄武岩纤维无碱玻璃纤维关联分析老化性能对比

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    变压器油中微水的激光散射测量技术

    袁田卫卓胡坤芳伍罡...
    3607-3615页
    查看更多>>摘要：变压器油中微水是影响绝缘性能的重要因素,为了克服现有检测方法稳定性差、主观性强、使用条件严苛等不足,通过数字图像量化波长为 650 nm 的激光在油中形成的散射光柱灰度,结合米氏散射和瑞利散射理论特征,利用光强衰减、区间灰度像素统计等手段对比了变压器油的温度、颗粒度和微水含量(水分质量分数)等数据.研究发现:散射光强与微水颗粒的尺寸之间的关系为主导关系,但会受到油温度、颗粒度的干扰;油中温度升高会促使微水含量≤10×10-6 的微水颗粒合并为主导,而当微水含量(水分质量分数)>10×10-6 时,微水颗粒分解和合并逐渐达到平衡;油微水与光柱呈现明显的指数关系,通过调节数字图像灰度的敏感度,增加像素统计量匹配不同区间微水,可以降低数值波动,并给出了颗粒度和温度线性校准的实例.研究结果表明,所提方法能够实现变压器油中微水含量的测量,可用于油浸式变压器的油中微水检测.

    变压器油微水激光光散射灰度颗粒度

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    配方体系与烧结工艺对避雷器压敏电阻宏观性能的影响机制

    孟鹏飞殷越缪奎王磊...
    3616-3624页
    查看更多>>摘要：ZnO压敏电阻是金属氧化物避雷器的核心元件,在抑制输配电系统过电压过程中起至关重要的作用.优化多元调控技术与改进烧结工艺是研制高性能压敏电阻的重要手段,目前其对压敏电阻微观结构及宏观性能的影响机制缺乏系统科学的研究.针对此问题,文中通过实验得到了不同Y3+、Bi3+、Al3+含量与烧结温度对压敏电阻晶粒平均尺寸S、晶粒不均匀度σg、电压梯度E1mA、非线性系数α1mA、泄漏电流IL参数的影响规律;并建立压敏电阻 Voronoi 网络材料计算模型,获得了宏观电气性能的变化特性.实验与计算结果表明:压敏电阻中添加 Y3+能大幅提升E1mA,但导致α1mA与IL劣化,降低工作稳定性;α1mA与IL随烧结温度、Bi浓度变化呈现U形变化,在 1100℃烧结温度与Bi摩尔分数 1%时性能最佳;引入Al3+有助于提高工作稳定性,但导致E1mA、α1mA、IL劣化.通过优化工艺方法,提高固溶入晶粒的Al3+比例,可以减小宏观性能劣化.研究结果可为高性能压敏电阻研制提供重要理论与实验依据.

    ZnO压敏电阻材料计算配方体系烧结工艺宏观性能

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    微纤化/纳米纤维素复合绝缘纸的力学特性及计算方法

    张大宁翟心楠李璇杨智...
    3625-3635页
    查看更多>>摘要：油纸绝缘变压器的绝缘纸处于强机械振动和机械冲击的作用环境中,这对绝缘纸的强度和抵抗变形的能力提出了很高的要求.因此,实现对纤维素绝缘纸机械性能的有效提升和准确预测至关重要.文中通过微纤化/纳米纤维素的体相掺杂,制备出不同质量分数的纳米纤维素晶须、纳米纤维素纤维和微纤化纤维素改性绝缘纸.然后对不同掺杂浓度下微纤化/纳米纤维素改性绝缘纸的微观形貌、应力-应变曲线和杨氏模量进行测量,对比了不同长径比的微纤化/纳米纤维素对绝缘纸机械性能的改性效果.从自身强度、形态、界面效应和团聚效应等方面分析了微纤化/纳米纤维素对绝缘纸的改性机理.在详细实验结果和综合分析的基础上,基于Halpin-Tsai模型对理想情况下填料改性作用的分析,考虑到团聚相和界面相的影响,实现了对不同掺杂浓度下改性绝缘纸杨氏模量的预测.独立实验验证表明,所提出的预测模型误差小于 1.57%.该研究对实现绝缘纸的纳米改性和机械性能预测具有重要意义.

    微纤化纤维素纳米纤维素Halpin-Tasi模型界面效应团聚效应

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    基于电热耦合的油纸绝缘套管内部压强变化特性

    刘泰蔚谢雄杰罗晓庆叶奇明...
    3636-3643页
    查看更多>>摘要：油纸绝缘套管作为目前电力系统应用最广泛的套管类型,因在运行时无法掌握内部动态压强,不能及时发现内部缺陷,严重影响套管使用寿命.为此,提出了油纸绝缘套管内部压强的解析数学算法,建立了试验用油纸绝缘套管的电热耦合分析模型,考虑了导电杆载流量和外界环境温度对油纸绝缘套管内部压强的影响,通过搭建试验用油纸绝缘套管平台对所提算法模型进行了准确性验证.结果表明:套管内部压强解析数学算法具有较高的计算精度,套管油枕处呼吸腔中空气的压缩量是影响油纸绝缘套管内部压强变化的主要因素;结合仿真分析,呼吸腔内空气压强占套管内部压强的 76.9%.研究成果对于掌握油纸绝缘套管内部压强分布,及时捕捉套管异常状态有重要的指导意义.

    电热耦合油纸绝缘套管内部压强数学模型

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    压接IGBT小管壳与外框高温热老化绝缘特性

    李凯旋江心宇杨紫月姚茗瀚...
    3644-3654页
    查看更多>>摘要：近年来IGBT模块朝着更高电压等级与更大功率密度的方向发展,有限空间内的高电压与大电流将使得器件在高温下的绝缘失效概率急剧增加,模块中承受长时间高温的封装材料面临着绝缘退化乃至失效的风险.因此,亟需针对IGBT模块中封装材料开展高温与热老化绝缘特性研究.文中面向压接IGBT中的小管壳玻璃纤维增强型聚对苯二甲酰癸二胺和外框玻璃纤维增强不饱和聚酯封装材料,通过微观形貌、组分、介电及沿面闪络描述了两种材料的高温与热老化特性.结果表明,两种材料在热氧老化后出现不可逆的黄变现象,组分显示这与有色官能团的增加有关.此外,两种材料介电与电导性能在高温与热老化后都有所退化,尽管如此,外框仍旧满足IEC标准中关于介质损耗因数的要求(≤0.03).小管壳和外框在150℃高温下耐压分别下降27%与29%,能带结构的计算结果验证了沿面闪络的退化行为.

    压接IGBT模块封装材料高温热老化绝缘特性

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    可控换相换流器低压加压试验方法

    张民杨俊杜炤鑫刘宏...
    3655-3664页
    查看更多>>摘要：针对葛洲坝—南桥±500 kV直流改造工程受端换流站所采用世界首套可控换相换流器现场调试需求,开展可控换相换流器低压加压试验方法研究,明确了可控换相换流器的试验条件、零部件保留情况、试验设备以及实施步骤等,旨在满足可控换相换流器现场首次低压加压试验的可行性和安全性要求.在常规直流换流器低压加压试验方法不适用的条件下,根据可控换相换流器单阀器件阻容分压规律,初步估算得到电力电子保留级数及试验电压.通过搭建含详细换流器电磁暂态模型的试验仿真电路,更为精确地分析了换流阀不同运行模式下、保留不同器件级数时的器件电压应力,选取既满足取能条件又确保器件安全的试验电压和保留器件级数配置,确定了试验设备容量等.最终按照研究分析结果,在工程现场搭建试验系统,按照实施步骤开展低压加压试验,试验结果与仿真一致,证明了仿真和试验方法的有效性.

    换相失败可控换相换流器低压加压试验电网换相模式可控换相模式阻容分压

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    考虑虚拟电阻局限的电网电压跌落VSG暂态稳定性提升

    李劲松沈琦丰李国锋吕敬...
    3665-3679页
    查看更多>>摘要：虚拟电阻(virtual resistance,VR)方案能有效抑制虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网过程中的同步振荡(synchronous resonance,SR),但会恶化系统暂态稳定性能,尤其是在高压线路中较大的线路电感将使其恶化程度进一步加剧.针对上述矛盾,首先基于功率流模型绘制功率-虚拟功角曲线,进而以最大功角过冲、总减速面积和最小初始功角定量描述VSG暂态稳定性.然后以增大最大功角过冲和总减速面积为目标,提出在电压跌落故障发生时通过减小等效有功指令和增大等效无功指令来提升系统暂态稳定性,并给出调节系数组合稳定域.最终在Matlab/Simulink平台中搭建仿真模型,结果表明,考虑VR和高压线路固有较大线路电感时,改进VSG控制策略可显著提升系统暂态稳定性能,应用良好.

    虚拟同步发电机(VSG)虚拟电阻(VR)功角暂态稳定判据同步振荡(SR)视在功率

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    一种适用于分数电平MMC的改进分数电平调制策略

    王琛余欣洋王毅韩创...
    3680-3692页
    查看更多>>摘要：分数电平模块化多电平换流器(fractional level modular multilevel converter,FLMMC)可有效改善少子模块MMC的电压质量,但在现有分数电平调制(fractional level modulation,FLM)策略下存在开关损耗较高问题.为降低FLMMC的开关损耗,提出了一种包含子模块能量均衡环节和子模块分类投切环节的改进FLM策略.在能量均衡环节,常规子模块和分数电平子模块均参与每次电平变化时的排序与投切,以实现两种类型子模块之间的能量均衡;在分类投切环节,常规子模块和分数电平子模块根据电平是整数或分数分别进行排序与投切,以减少功率器件的开关次数.基于 Matlab/Simulink 的仿真结果及物理实验结果表明,所提改进 FLM 策略可显著降低FLMMC的开关损耗,并获得良好的电平倍增效果.

    模块化多电平换流器分数电平拓扑分数电平调制开关损耗电压质量

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