摘要：电压互感器的励磁误差由励磁电流在电压互感器绕组上的压降产生,是电压互感器误差的主要来源。双级励磁技术可以有效降低电压互感器的励磁电流,但绕组阻抗始终无法消除,励磁误差仍然存在。文中将77 K高温超导技术应用于电压互感器,绕组和互感器铁心均工作在高温超导环境,达到超导态时绕组的阻抗为零,励磁电流经过绕组引起的压降也为零,可以从根本上消除励磁误差。分析了高温超导下的铜损和铁心磁性能,重点针对铁心的磁滞和涡流损耗进行了理论分析并提出抑制措施,设计了一台变比为1 kV/10 V的电压互感器的铁心和绕组结构,研制了高温超导电压互感器样机,设计了低温杜瓦容器及其外部冷屏设计,减小热量损失温度场,开展温度场仿真分析温度分布梯度。最后开展了误差校准,校准结果表明,该样机在20%~120%额定电压范围内,比值误差优于4×10-6,相位误差优于5μrad,比常温电压互感器的误差减小一个数量级。77 K高温超导电压互感器对于提升电压互感器的精度具有重要意义,同时也可为更高电压等级的超导互感器研制提供理论支撑。

摘要：在直流开断工况下,现有常用工频触头需要开断高频反向电流,但其在高频电流下的电弧调控性能还需要进一步研究。该文以工频常用杯状纵磁触头为例,首先对其在1000Hz电流下进行磁场仿真,发现电流峰值的触头间隙中心可产生3.17mT/kA的纵向磁场,磁场分布极不均匀;然后为了提高磁场强度最大值以及分布均匀度,提出一种基于BP神经网络与遗传算法相结合的方法对触头结构进行优化设计,建立以触头开槽宽度、开槽长度、径向开槽旋转角度、触头杯斜槽高度和斜槽倾斜度为输入,触头间隙中心电流峰值磁场强度最大值和磁场分布不均匀度为输出的BP神经网络模型;最后通过NSGA-Ⅱ算法对杯状纵磁触头的结构参数进行优化。优化的结果表明:当杯状纵磁触头的参数L为2.9mm、L为18.0mm、θ为20.0°、H为17.5mm和θ2为26.0°时,电流峰值的触头间隙中心可产生4.34mT/kA的纵向磁场,不均匀度从6.89减小到3.39,均匀度得到了较大提升,从而可以提高纵向磁场对真空电弧的调控能力。

摘要：直流断路器作为直流输电系统的核心装备,有必要设计一种具备重合闸功能、成本较低、能快速切断故障电流和避雷器吸能较低的直流断路器。该文提出了一种基于电容换相混合式直流断路器(hybrid DC circuit breaker based on capacitor commutation,CC-HDCCB),CC-HDCCB拓扑能有效降低直流断路器的导通损耗;主支路机械开关在零电流零电压下分断,显著降低了机械开关的分断压力;利用电容换相模块的对称性,仅采用2组晶闸管实现双向故障电流分断和重合闸功能,具有分断速度快、可靠性高、对器件要求低、避雷器吸能小的优点。该文对CC-HDCCB的工作原理进行研究分析,并提出通用的CC-HDCCB参数设计流程,最后利用PSCAD/EMTD软件进行仿真验证。仿真结果表明:CC-HDCCB拓扑各器件电压电流相对较低,与相关断路器对比,CC-HDCCB拓扑的分断压力和避雷器吸能压力小,验证了该文所提结构的合理性和经济性。

摘要：直流断路器作为柔性直流电网的关键设备,对直流输配电网的安全、稳定运行有着重要的意义。针对带限流能力的直流断路器存在的造价偏高、故障清除速度慢等问题,提出了一种带自充电支路的改进型混合直流断路器(improved hybrid DC circuit breaker with self-charging branch,SCB-IHDCCB)拓扑,设置限流电感旁路和接地旁路,优化自充电支路路线,将泄能支路与自充电支路结合使用,在保证断路器性能的前提下,减少了支路数量,大大降低了晶闸管等元器件数量,从而大大降低其造价。对所提拓扑在单端系统中的工况进行了理论推导与分析,基于所提拓扑设计了500kV的单端直流系统,在PSCAD/EMTDC中建立模型进行了仿真验证,并与其他拓扑方案的性能、元器件数量进行比较。仿真结果表明,SCB-IHDCCB的性能和造价都得到较大优化,具有良好的经济性和应用前景。

摘要：　在pH中性条件下生物接触滤层中Mn2+的氧化是生物氧化,滤层中以除锰菌为核心的生物群系的平衡与稳定是除锰活性的基础。生物滤层不但可以同时氧化去除Fe2+、Mn2+,而且对进入滤层前已氧化成Fe3+的微细颗粒也有良好的截留作用。以此生物固锰除锰机制为基础开发了弱曝气、一级过滤的生物除铁除锰简缩流程,确定了相应的设计与运行参数并指导了沈阳市开发区生物除铁除锰水厂的设计与运行。投产一年多来出水水质良好,总铁为痕量,锰<0.05mg/L。

摘要：为满足脉冲功率技术对闭合开关高电压、大电流、高电荷转移量、电极烧蚀小、寿命长的要求,设计了一种轴向磁场控制的旋转电弧开关。利用有限元软件分析开关间隙中驱弧磁场的位形及大小,得到间隙中磁感应强度与开关结构参数及电流大小的关系。采用B-dot探针测量电弧的旋转速度。实验电源为时序放电回路,在开关上得到近似梯形状的电流波形,实验中电流为18～72 kA,磁感应强度为0.104～0.628 T。通过改变上下线圈的匝数,得到在不同驱弧磁场下电弧的运动速度,并与其他旋转电弧开关的运动速度进行比较。对实验数据进行拟合,可知电弧运动速度与间隙中的轴向磁感应强度大小成指数关系。该关系表明,所设计的开关中,电弧运动速度可以由间隙中的驱弧磁场惟一确定,这与外部磁场驱弧方式相比有很大的区别。

摘要：电磁斥力机构以其极高的驱动速度良好满足高压直流断路器对机械开关及其操动装置的快速性要求,同时其巨大的驱动力对传动系统带来强烈的机械冲击。针对上述问题,该文基于ANSYS Workbench平台对斥力机构结构强度问题开展研究。首先,建立耦合电路、磁场和结构力场的斥力机构数值计算模型,仿真结果表明销钉、连杆和斥力盘均存在应力振荡现象,其中斥力盘倒角和销钉是结构强度的薄弱环节;然后,基于仿真模型,发现增大斥力盘厚度、倒角半径、圆台及连杆半径等参数可提高系统刚度和振动频率,降低斥力盘的振动幅值,减小各部件应力振荡周期及峰值;最后,在40.5k V机械开关中开展了结构参数优化前后的运动特性对比试验,优化后的传动系统及斥力盘的振动周期与幅值更小,动作延迟显著降低,验证了结构参数对振动特性的影响规律。所获得的数值计算方法及结构参数影响规律可用于指导机构设计。

摘要：直流电网的发展和直流断路器的应用需求对机械开关及其操动机构提出了新的快速性、可靠性和经济性的要求。为此介绍了新型电磁斥力机构的基本原理,综述了电磁斥力机构的结构形式,总结了国内外对驱动特性开展的数值分析和解析分析工作,研究表明:数值分析能给出经验性优化规律,难以准确描述优化设计方法,解析分析是驱动特性研究的有效方法。电磁斥力机械开关研制工作的关键问题是:驱动效率的提高;适配缓冲和保持技术;传动系统冲击应力分析和结构强度设计方法;长行程应用可行性研究。

摘要：为了在现有双级结构基础上进一步提升感应分压器的测量准确度,提出多级励磁原理,研制了一台多级励磁感应分压器。首先设计了闭合型屏蔽铁芯结构和比例绕组同轴电缆10线并绕方式,然后基于有限元方法,建立了考虑铁芯非线性磁化特性的三维感应分压器模型,计算内部的磁场分布。最后基于参考电势法,利用误差测量装置锁相放大器SR850对分压器进行误差校准。结果表明并绕结构可以降低容性泄漏带来的影响,实现外层等电位屏蔽,屏蔽铁芯结构使泄漏磁通降低了29.6%,1kV多级励磁感应分压器的10段变比误差均优于1×10^(-7)。该研究可为提升工频电压比例标准装置准确度水平提供支撑。

摘要：柔性直流电网因具有灵活、可靠和经济性好等特点,得到越来越多的重视和发展,而直流断路器是保证柔性直流电网稳定运行的关键设备之一。针对传统机械式及混合式直流断路器应用于高电压领域时存在的可靠性和经济性问题,提出一种耦合型机械式高压直流断路器拓扑结构,详细分析其工作原理及优势,并给出各元件参数的选择依据。基于160kV南澳柔性直流输电系统需求,研制了160kV高压直流断路器样机,完成包括双向开断试验在内的型式试验,并挂网运行。针对500kV直流输电系统需求,完成500kV耦合型机械式高压直流断路器拓扑完善与参数设计,并基于PSCAD仿真软件完成了针对张北工程的各主要工况仿真校核。