基于2D与3D匹配模型的变压器全损耗特征计算

变压器损耗分布和绕组形变、变压器热传递等因素有着密切联系,损耗计算是变压器绕组结构和绝缘配合设计的关键问题.随着变压器等级容量的不断提升,使用传统的经验公式或简单的数值计算方法进行损耗分析往往具有较大的偏差.依据有限元理论构建了一种基于2D与3D模型匹配的变压器损耗混合模型计算方法,在降低计算量的同时兼有计算的准确性.并以一台400 kVA的三相电力变压器为例,得到了变压器损耗分布规律:变压器内部固定夹件的杂散损耗主要分布于夹件的内侧面,并集中于靠近线圈的边缘,在油箱壁侧面、背面和底面损耗分布呈现抛物面形、"驼峰"形和"三峰值"形;高低压绕组损耗分布趋势与电流密度的分布基本吻合,整体绕组和导体内部损耗分布趋近于高压绕组之间的夹缝和绕组两端方向.     

遗传算法用于局部放电小波自适应阈值去噪

小波去噪用于局部放电信号在线监测具有良好的效果,阈值选取与局部放电去噪后信号的畸变具有紧密联系。为提高局部放电监测中小波去噪的自适应能力,并降低去噪信号的畸变率,提出一种小波自适应最优阈值去噪算法,用于变压器局部放电脉冲信号去噪。该方法采用小波对局部放电信号进行分解,在阈值选择时采用基于史坦无偏似然估计(SURE)的最优阈值自适应选择方法,并引入一种新的具有多阶导数的阈值函数,结合二进制遗传算法全局自适应搜索最优阈值,使最优阈值自适应寻优速度大大提高。对局部放电仿真信号和现场局部放电信号的去噪结果表明,该方法与Donoho阈值计算公式及标准软阈值法相比,能更好地去除局部放电信号中的白噪声,去噪信号失真度较小,具有良好的应用价值。     

电场强度对环氧树脂结构演化的分子动力学模拟

为从微观角度分析不同电场强度对环氧树脂结构的影响,采用分子动力学模拟方法,建立了以双酚A二缩水甘油醚为基体、甲基四氢苯二甲酸酐为固化剂,交联度为90％的分子模型.研究结果表明:电场强度(E)对环氧树脂的自由体积分数、分子能量、玻璃化转化温度和弹性模量均有显著的影响.自由体积分数随着电场强度的增加而增加,E＜1×106V...     

交直流复合电压下油纸绝缘气隙局部放电与产气特性分析(英文)

Oil-paper insulation is used within most of high voltage direct current(HVDC) converter transformers.Partial discharge(PD) in oil-paper insulation is a major reason for the development of internal faults in HVDC converter transformer,while PDs in oil-paper insulation mainly occur in terms of gas cavity discharges.There are few study results on the development characteristics of partial discharges in oil-paper insulation and dissolved gases in oils of HVDC converter transformers.Based on a gas cavity discharge model of oil-paper insulation,the present study investigates the development characteristics of partial discharges under AC-DC combined voltages and emphatically examines the variation characteristics of dissolved gases in the discharge development process.Experiment and analysis results show that the characteristics of partial discharges and dissolved gases in oils under AC-DC combined voltages are appreciably different with those under AC voltage.These results provide theoretical support for further research on partial discharges and on dissolved gases of other internal insulating defects and are helpful for the fault diagnosis of HVDC converter transformers.     

交直流复合电压下的油纸绝缘局部放电统计图谱研究(英文)

The converter transformer is one of the most critical equipments in high-voltage direct current transmission systems.Valve-side windings have to withstand complex stresses combined of AC,DC,and pulsed voltages.Partial discharges(PDs) can thus easily occur in oil-impregnated paper insulation.The current paper presents the statistical phase-resolved distributions of partial discharges in oil-paper insulation under combined AC and DC voltage stress.First,the voltages in the converter transformer were analyzed.In the experiments,four artificial insulation defect models were designed to generate PD signals under AC-DC combined voltage stress detected by a Rogowski coil sensor.Histograms including the φ-q-n data of these PD signals were created.The variations of φ-q-n data generated by PDs in different insulation defect models were analyzed while increasing the test voltage.Experimental results showed that the PD phase-resolved distributions of different insulation defect models were different from one another.The findings of the current study are useful in further research on the mechanism and pattern recognition of PDs in converter transformers.     

高湿度条件下HTV硅橡胶材料电晕老化特性

复合绝缘子在我国电网中已得到大规模应用,高湿度条件下运行中的绝缘子两端在强电场条件下极易发生电晕放电,使绝缘子外套硅橡胶材料劣化,严重时可导致绝缘子闪络,威胁电网的安全运行。以一种复合绝缘子外套用硅橡胶材料为试品,采用多针-板电极,在高湿度(RH>95%)环境中对其进行100 h的电晕老化试验,并采用静态接触角、扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)和傅立叶红外光谱(FTIR)等方法分析了试品的电晕老化特性。研究结果表明:高湿度条件下硅橡胶材料憎水性大幅降低,静态接触角由108.45°下降至55.47°,憎水性受到严重破坏;材料表面出现龟裂,微观表面出现裂纹、孔洞、沟壑;老化后材料的横向弛豫时间T₂出现下降,内部H原子所在化学键与基团发生改变;部分分子主链断裂,微观结构发生变化,形成亲水性的—OH,绝缘性能降低。该研究结果可为我国西南地区或沿海、多雨和多雾等高湿度地区的复合绝缘子的设计、运行及维护提供一定的参考。     

连续方波脉冲电压下PCB绝缘可靠性的多变量威布尔失效模型

印制电路板(PCB)作为航天器供电系统的核心元件,其绝缘可靠性水平直接影响航天器的安全稳定运行。为此,提出一种基于多参数威布尔失效分布的PCB绝缘可靠性模型。首先,采用威布尔分布对电-热双应力作用下PCB的绝缘失效数据进行统计分析,并采用极大似然估计得到电-热双应力作用下PCB的绝缘特征失效时间。其次,分别建立基于指数函数(EF)模型及Fallou模型的PCB绝缘可靠性失效模型。最后,对PCB发生击穿失效的行为与机理进行讨论分析,分析表明温度、电场及两者引起的热量积累能促进PCB失效过程中放电的发生与发展,加速PCB的绝缘劣化,降低其绝缘可靠性。     

粒子群优化小波自适应阈值法用于局部放电去噪

为了提高局部放电在线监测中小波去噪的自适应能力,并降低去噪信号的畸变率,提出了一种用于电力设备局部放电信号去噪的粒子群优化小波自适应阈值方法。该方法采用小波对局部放电信号进行分解,在阈值选择时采用基于SURE无偏估计的最优阈值自适应选择方法,结合粒子群优化算法进行全局自适应搜索最优阈值,使最优阈值自适应寻优速度大大提高。为了验证其去噪效果,还引入遗传算法对小波自适应阈值法进行优化计算。对局部放电仿真信号与实测局部放电信号的去噪结果表明,本文与标准软阈值法和遗传算法优化小波自适应阈值法相比,能更好地去除局部放电信号中的白噪声,计算速度更快,具有良好的去噪效果和应用价值。     

油纸绝缘沿面放电及发展机理

相对于气体介质放电理论,对工程复合绝缘介质放电物理过程的机理研究甚少。论文对交流耐压下的油纸绝缘沿面放电进行了机理分析和仿真研究。基于气体中沿面放电和液体中流注理论,论文认为沿面放电缺陷模型中的高压电极与油纸绝缘交界面处的三角形区域的高场强将导致初始电子发射。在沿面放电的发展过程中,由于电、热和机械应力的作用下,油纸绝缘系统会产生微小的气泡。在外加电场的作用下,微小气泡导致的电场畸变以及气泡中的电子崩可能是导致沿面放电发展甚至击穿的主要原因。通过COMSOL有限元分析软件,建立了基于真实实验模型的仿真物理模型,对其电场分布进行了计算,并研究了微小气泡等环境因素对于沿面放电发展过程的影响。仿真结果验证了上述机理分析的正确性。     

输变电设备物联网关键技术研究思路探讨

输变电设备物联网是一个以物联网为基础的输变电设备智能监测、状态评估和全寿命周期管理一体化系统。在分析输变电设备智能化关键技术的发展现状及存在问题基础上,提出一个基本思路:通过研发输变电设备全景信息模型、感知体系、通信模型与接口规范、集成平台及全寿命周期管理等关键技术,建立与智能电网发展相适应的输变电设备物联网。最后,探讨了输变电设备物联网的应用前景。