摘要：变压器类装备种类繁多,广泛应用于电力系统中,是电力系统的核心装备。灵活多变的运行场景导致变压器需承受复杂的电磁暂态冲击,对变压器安全稳定运行造成极大挑战。构建变压器电磁暂态模型是准确分析变压器及系统电磁暂态物理过程和特性的关键,是变压器优化设计、暂态调控与安全运行的基石。该文将变压器电磁暂态模型按照适用频带分为低频模型、高频模型和宽频模型,首先从模型结构、参数辨识、应用范围、局限性等方面介绍了现有主流的变压器低频电路模型,重点阐述了铁芯非线性励磁支路的参数测量和表征方法,及其与分接开关模型的动态耦合方法;然后,介绍了现有变压器高频电路模型,包括黑盒模型和白盒模型,并对不同方法进行比较与总结;进而,介绍了同时具备铁芯非线性和频率依赖特性表征能力的宽频模型。最后,针对不同电磁暂态冲击场景提出模型应用建议,并对变压器电磁暂态模型构建技术的未来研究方向进行了展望。

摘要：强暴雨的发生会短接输电线路、杆塔、绝缘子串空气间隙绝缘距离,致使其发生雨闪事故,危害电网安全运行。为了研究强暴雨条件下空气间隙雨柱断裂特性及其对放电特性的影响规律,文中针对棒—板短空气间隙采用仿真结合试验的方式开展了雨柱断裂特性研究。结果表明:在不同流速条件下,雨柱断裂长度均随外施电压的增加而降低,但降低的趋势与流速呈负相关;雨柱临界长度随流速的增加而增大,且随雨水电导率的增大而减小,但降低的趋势随之增大;雨柱断裂的直径和断裂时刻均随外施电压的增大而减小,两者变化率均与雨柱直径正相关。比较仿真计算与试验结果发现,断裂直径、断裂长度随降雨强度、电压变化趋势近似,断裂直径的数据结果偏差约10%,断裂长度偏差约15%以内。研究结果将为输电线路设计与绝缘选择提供理论支撑。

摘要：随着高电压、大电流输电要求的提出,对盆式绝缘子运行性能需在电-热-机多物理场耦合模拟方面进行深入分析,并依据多物理场耦合模拟结果优化设计其结构。首先通过试验获取了盆式绝缘子本体材料电-热-机性能参数。基于以上试验数据,提出了电-热-机多物理场有限元法计算方法,该算法流程将介电常数、介质损耗角正切、导热系数和热膨胀系数与温度非线性关系考虑进单一物理场计算中,进一步建立盆式绝缘子三维有限元模型开展电场、温度场和应力场的解耦计算。应用RBF神经网络对电-热-机多物理耦合场模拟数据进行学习,从而实现盆子最优化结构参数的非线性设计,获得盆式绝缘子最优结构参数。针对盆式绝缘子的应用结果表明:电-热-机多物理场有限元法计算方法可有效实现盆式绝缘子解耦模拟;盆子本体最大电场强度值同样位于中心导体附近,其最大场强为11.85 kV/mm;6 300 A载流量下最高温度在中心导体与环氧材料的界面处其值为97℃,盆子中间部位发生位移最为显著且应力集中区域主要出现在盆式绝缘子法兰侧。该研究结果可有效指导高电压等级盆式绝缘子结构设计,对于GIS/GIL设备中盆式绝缘子的故障诊断及其模式识别具有一定理论指导价值。

摘要：地线取能是电力系统输电网络中各类传感监测设备的一种供能方式。为此,文章对典型架空地线的取电原理进行了分析,建立了等效参数模型,对取电端口的等效电压、等效阻抗进行了数学推导。选择一条220 kV线路利用ATP-EMTP软件进行了仿真,研究了取能负载对地线电流分布的影响,分析了包括导线电流、接地电阻、档距范围、取能负载等因素对取电参数的影响规律。结果显示:受感应电势和地线自阻抗的限制,地线电流不超过10 A;取电电压随着取能阻抗的增大呈现增大趋势,最终稳定在27 V左右,当取能负载为2.5Ω时,获得最大取能功率为175.03 W。这些结果为后续取能器的设计提供了数据基础。

摘要：特高压换流变压器出线装置区域绝缘结构复杂且体积巨大,承受大电流、高电压长时间作用,对其开展现场运维试验将耗费较大代价。目前数字孪生技术日益完善,逐渐从汽车、航空等制造业引入电力行业。基于此,文中将数字孪生技术引入特高压换流变压器高端电力设备,考虑到换流变压器本体结构复杂且其出线装置及换流变套管区域为其重要典型附件,因此重点研究该区域数字孪生3D模型构建,依据其孪生模型进行现场运维模拟试验和大电流、高电压载荷下的功能性响应分析。出线装置区域数字孪生模型依据电热耦合物理场仿真模型构建,应用电热传感器实时监测其承受在线电压、电流波形,并实现了现场运行参数与数字孪生模型加载数据之间的交互联动。另一方面,实现了数字孪生模型中材质区域智能提取辨识,并可依据物理场环境变换材料参数性能,以适应不同运行环境的结构设计与性能考核。进一步,为分析换流变套管内部暂态温度与其短时载流能力和长时老化性能间关系,提出了高压套管长时内绝缘性能评估流程方法。文中聚焦于换流变压器出线区域的数字孪生模型3D构建,其研究方法可推广延拓至换流变本体绕组结构、油纸绝缘区域与有载开关等关键部件。文中研究结果可为换流变压器本体绝缘结构设计,特别是出线装置区域的结构设计与运行维护提供理论指导和技术参考,对在线分析换流变压器出线装置区域运行中的短时载流能力和长时老化性能有一定的理论指导作用。

摘要：±400 kV换流变压器阀侧套管的设计裕度均低于特高压等级换流变压器套管,且±400 kV换流变压器阀侧套管在换流阀厅用量较大,因此有必要针对±400 kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计进行具体分析讨论。分析了±400 kV换流变压器阀侧套管双导电管结构的发热机理,从理论解析角度给出了双导电管结构的设计尺寸,进一步优化设计了套管的芯体绝缘结构,从内、外绝缘配合的角度给出了套管的外绝缘设计方案,并对其整体电场分布情况进行了校核计算:工作电压下其径向电场强度控制在3.11 kV/mm,工频耐压下其轴向电场强度控制在0.51 kV/mm,均满足±400 kV换流变压器阀侧套管设计电场强度控制要求。对研制完成的±400 kV换流变压器阀侧套管进行型式实验,结果表明所研制的套管通过了工频干耐受电压试验并局部放电测量、雷电冲击干耐受电压试验和温升试验等典型型式试验。

摘要：随着可再生能源渗透率的不断提高,配电网电压波动和越限问题日益严重。为解决这一问题,文中分析低压配电网中分布式光伏电源接入对电网电压的影响,进而将节点电压幅值与节点注入功率的关系线性化;提出基于功率里程数的低压配电网电压优化模型,通过求解优化目标,计算出分布式电池储能的输出;为提升分布式储能的利用效率,设计分布式储能的荷电状态(SoC)均衡控制策略;并根据重庆巫溪地区低压配电网0.4 kV线路数据,在MATLAB/Simulink上搭建配电网仿真模型,设计4种仿真案例对所提出的模型与方法进行有效性验证。仿真结果表明,文中提出的方法能够有效地调节低压配电网中的电压并能实现分布式储能的SoC均衡控制。

摘要：强激光触发方式的真空开关由于触发精度高、可靠性好、并能有效避免触发装置的电磁干扰,在快速关合开关、电磁发射、串联补偿电容保护等领域具有非常广阔的应用前景。设计了一种平板电极型激光触发真空开关。为了提高其触发寿命,针对触发电极进行优化。触发电极耐烧蚀,靶材选取TiH_2,其能为开关导通提供丰富的初始等离子体,开关的触发性能得到加强,开关的最短时延可达650 ns。详细讨论激光参数、聚焦镜位置、主电压值等对开关的触发阈值、最低工作电压和时延特性的影响,提出触发阈值理论和电弧形成机制,为此类开关的性能优化提供理论依据。实验表明:开关稳定的触发阈值达4.5×10~7W/cm^2,最低工作电压为30 V;采用正常聚焦模式能大幅度降低开关的时延;电弧电流的开始阶段存在强烈振荡过程,电流值大于5 A后,如果外加电压足够高,振荡现象消失,真空电弧稳定燃烧。

摘要：带传感器的射频识别（RFID）电子标签是一种新的无线监测方法,为了研究将带传感器的RFID电子标签应用于变电站电气设备状态信息采集的可行性,以温度传感标签为例,根据带传感器的RFID电子标签技术原理与特点,对将带传感器的RFID标签应用于变电站电气设备状态信息采集进行了总体设计和具体设计,提出了实际应用对于标签的通信距离、标签类型等重要指标的要求。结果表明,变电站建议选择有源式RFID标签,通信距离应在50～150m之间;标签和阅读器的安装位置与数量需要统筹考虑,标签和阅读器安装时,应尽量避免有金属物体对其通信形成障碍;设备的安装高度越高、设备与金属环境的距离越远,其通信效果越好。

摘要：±800kV换流变阀侧套管是实现特高压换流变压器与阀塔电气连接的重要设备,主要针对其内外绝缘结构进行设计分析。讨论了换流变套管的实际运行环境和承受的电压、电流波形特征;利用等裕度法设计套管主绝缘结构,通过有限元法对其电、热、力多物理场进行模拟分析;对换流变套管从空心复合绝缘子、套管均压罩、套管尾部3方面进行了设计和分析;建立了换流变套管三维电场仿真计算模型,在实际运行环境下对其外绝缘性能进行计算分析。研究结果表明:套管主绝缘宜采用电容式结构,且套管芯子轴向场强最大值为0.62 kV·mm-1,额定运行条件下最热点温度为85℃,套管端部应装配苹果型均压罩;套管空心复合绝缘子的绝缘距离设计为7 490mm,且尾部的绝缘距离设计为3110mm。该计算结果可为±800kV高压直流输电工程用换流变套管绝缘结构设计提供一定的理论依据。