摘要：超高压(EHV)电缆接头内部存在的缺陷将造成电场集中,局部温度升高,达到一定程度即发生闪络或击穿,影响其安全可靠运行。为研究影响电缆接头内部电场和温度场分布的主要因素,利用有限体积法对电缆接头进行了电场-温度场耦合仿真,研究了电缆接头在正常工作状态、绝缘材料存在杂质颗粒、应力锥表面存在毛刺突起、硅橡胶绝缘材料老化等情况下的电场-温度场分布特性。研究结果表明:接头与绝缘界面、导体屏蔽管两端等位置是绝缘的薄弱环节,容易发生沿面闪络或绝缘击穿;接头绝缘中微小的杂质颗粒可能导致局部温度超过绝缘材料的耐受温度,加速绝缘老化;老化到一定程度时,温度和电场强度又将大幅度升高,对接头安全运行造成严重隐患。该研究结果对电缆接头的结构优化设计和绝缘材料的选择具有一定的参考意义。

摘要：实验中线圈发射器常在发射5-6次后驱动线圈出现破坏现象,为了设计出满足性能要求的线圈发射器,对破坏原因进行分析是十分必要的。以实验所用单级同轴感应线圈发射器为研究对象,通过电路-磁场-结构场耦合计算方法,求解出了线圈及其封装的应力分布。对于封装非金属材料,采取静强度评估方法进行失效判断,认为当封装所受最大应力超过其抗拉强度极限时发生失效。对线圈金属材料,除采取静强度评估方法外,还结合其材料应力-寿命曲线进行了疲劳寿命分析。结果显示:封装所受最大应力超过了其抗拉强度极限,在发射过程中,破坏区域逐渐扩大直至封装完全破坏;线圈所受最大应力小于其屈服强度,没有发生静强度失效,但在多次发射后会出现疲劳破坏。通过对封装进行材料改进,使得封装所受应力在许用范围内并且增加了驱动线圈的疲劳寿命。

摘要：电气设备在电流电压的作用下,在其内部及其附近会产生多种物理场,如电磁场、温度场、流体场、应力场等,并对构成电气设备的电介质、磁介质及导体三类主要材料产生作用,如使绝缘材料因电、热、应力的作用逐渐劣化,使导磁材料饱和产生谐波,在电机类设备中使导体产生相对运动完成机电能量转换。这些物理场(电磁、温度、流体、应力、运动、绝缘)相互耦合、相互作用,构成复杂的多物理耦合场。文中首先简要回顾我国电气工程领域为计算电磁学的发展所做出的贡献;指出电磁多物理场分析贯穿于电气设备的材料研制、设计制造、运行维护的全寿命过程,是决定电气设备经济性、可靠性的"硬核";然后分别介绍电气设备电磁多物理场耦合及运动涡流场耦合数值计算中的若干关键技术;特别指出绝缘材料的放电电压计算/预测是电磁多物理场计算的重要组成部分,亟待加强;进一步结合电气设备智能运维的发展需求,介绍电气设备热点温升、材料参数等基于电磁多物理场分析的智能反演检测研究方面取得的最新成果;最后提出电气设备电磁多物理场自主分析软件平台的开发思路。

摘要：紧急情况下,应急网络控制系统为人员提供远程控制能力,但系统仍存在一定故障率,且故障影响会利用系统灵活传输机制快速扩散,因此研究如何在故障快速扩散的情况下对系统实施故障控制,对保证系统安全运行具有重要意义.本文提出考虑传播过程的应急网络控制系统故障恢复策略.首先,基于复杂网络模型建立故障传播模型,定义传播路径上的故障强度,将分析故障信息关键传播过程转化为查找系统最大可能传播路径的问题,进而在连接边的故障传播属性乘积大于终止条件时,找到最大概率故障传播路径,有针对地布置故障检测点;再根据检测到的故障形式及检测点位置生成故障恢复策略库,结合系统可调度性和故障恢复效果,确定最优故障恢复策略.最后,以舰船应急火炮控制系统构建案例,验证方法可行性,并设置多节点故障,验证算法鲁棒性,仿真结果表明,在不同故障情形下均能制定最优故障恢复策略.

摘要：干式空心电抗器作为电力系统中的广泛使用的电气设备,起着协调系统无功平衡、限制过电压、限制短路电流和平波等作用。在实际运行过程中,电抗器往往会因为外部环境、自身结构等原因产生局部过热、绝缘老化甚至烧损等现象。笔者以某可控高压并联电抗器二次侧辅助电抗器为研究对象,通过建立场—路耦合模型计算了该干式空心电抗器各个包封绕组产生的焦耳热生成率,以此作为流场—温度场有限元分析的输入,求解出了电抗器的温度场分布。针对电抗器局部温升偏高的计算结果,对通风结构做出了改进并进行了验算。计算结果表明,结构改进后的电抗器温升明显降低,研究结果能够为电抗器的设计和结构优化提供参考。

摘要：特高压线路电压等级高、结构尺寸大、局部场强畸变更严重等特点给带电作业提出更高的技术要求。为研究1000 kV特高压交流线路采用吊篮法等电位作业的最优路径,文中利用有限元法计算分析了作业人员等电位作业过程中的体表场强动态分布,并结合粒子群优化算法求解等电位作业的最优路径,最后对路径安全性进行了现场试验。研究结果表明:特高压交流直线塔带电作业人体表面最大场强约为2468 kV/m,现有防护措施能够保证带电作业人身安全;试验数据验证了路径优化方法的可行性和可靠性,为后续特高压线路其它塔型等电位作业路径选取提供设计参考。

摘要：特高压线路棒形悬式复合绝缘子表面电位分布极不均匀,绝缘子高压端金具附近绝缘子护套表面局部电场强度很大,加速了绝缘子的老化。工程上通常用安装均压环的方法来解决该问题。均压环结构参数决定了其均压效果,为得到较优的均压环参数,需要对其管径、环径、罩入深度的优化设计进行研究。由于复合绝缘子的结构特点使得单元数量较多,求解耗时长,常规遗传算法应用于该课题具有优化过程耗时较长的问题,因此使用改进的优化算法对均压环参数进行优化。改进的RBF-GA混合算法综合了RBF神经网络任意函数逼近能力和GA算法的全局优化能力,是一种性能较好的优化方法。文中通过有限元法对复合绝缘子电场分布进行了数值计算,用RBF神经网络对复合绝缘子护套上最大电场强度值进行了拟合,最后用GA算法基于拟合值对均压环参数进行了优化。基于RBF-GA算法对均压环结构进行参数优化,求解速度较使用传统的遗传算法有大幅度提高,并得到了良好的优化结果,证明了该方法的有效性。

摘要：目前用于更换特高压输电线路单片绝缘子的闭式卡具主要由钛合金材料制成,其重量较大,不便使用。碳纤维复合材料具有密度小、强度高等特性,可用于轻型化设计,但其力学性能与其铺层结构有关,需对其进行理论分析。文中根据闭式卡具的结构特点和受力特点,设计了一种采用碳纤维复合材料的420 kN瓷质绝缘子闭式卡具,并考虑了5种不同的纤维铺层方式。基于复合材料渐进损伤理论,采用有限元方法,对五种不同铺层方式的新型卡具进行了力学性能计算分析。计算结果显示铺层方式不会改变装置破坏位置,但采用第5种铺层方式装置极限承载力最大。根据以上理论分析研制出的新型碳纤维复合材料卡具自重减轻约45%。

摘要：绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为柔性直流输电交直流变换的关键部件,其可靠性直接决定柔性直流输电系统的稳定运行。在换流阀运行过程中IGBT模块会受到各种不同的故障影响,导致电流急剧上升,从而造成IGBT模块温度升高使焊料层产生一定的损伤,最终导致焊料层疲劳失效。为此,以柔性直流输电换流阀用IGBT模块为研究对象对其进行功率循环条件下电磁-热-机械应力耦合分析。再利用基于应变的疲劳寿命模型,根据Coffin-Manson公式,以焊料层单个功率循环产生的非弹性应变增量为条件,对焊料层进行寿命预测。最后设计了10 kW/1000 A功率循环试验平台,对仿真分析得出的电、热特性以及焊料层疲劳寿命进行验证。结果表明上焊料层温度分布与键合线键合点位置分布相关,下焊料层温度分布与芯片位置分布有关;焊料层温度分布不均、温差较大引起的热应力是导致焊料层疲劳失效的主要原因,且上焊料层疲劳寿命小于下焊料层。

摘要：作为高能耗行业,通信行业中通信基站的散热能耗量就一直居高不下,如何降低其能耗是目前各运营商迫切期待解决的问题。针对这一问题,根据烟囱效应增强对流散热的原理,提出了一种"烟囱"通风与空调降温相结合的通风冷却系统设计方案,然后通过三维热-流体耦合计算分析了影响此结构散热的关键因素,在此基础上采用正交实验对基站散热结构的参数进行了优化,最大化降低基站运行的温度,从而达到了减少通信基站运行成本的目标。