脉冲电弧离子镀工艺参数对氧化锌压电涂层结构与电阻的影响

为了给探索、提升ZnO压电薄膜的制备工艺提供一定的科学参考及依据,通过脉冲电弧离子镀的方法在不锈钢基底上沉积结合力强的纳米氧化锌(ZnO)压电涂层,并系统研究工作气压及靶基距这2个关键制备工艺参数对ZnO压电传感涂层的晶体结构及电阻性能的影响。结果表明:工作气压降低则涂层结晶度提高,而随靶基距增大,结晶度先增加后降低,电阻随之降低。这一结果为新型永久薄膜压力传感器(PMTS)在高压及超高压智能套管的压力监测领域的应用提供了一定的科学参考及依据。

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。

新一代110kV真空断路器挂网试运行研究

为了使高压断路器满足超大规模电网进一步发展的要求,研究了一种新一代高压大容量真空断路器。该断路器通过对40.5 kV断路器模块的串并联使得其额定工作电压、电流分别提升至126 kV和5 000A,短路开断电流达到80 kA。并通过紧耦合分裂电抗器自动均流/限流技术和动态均压技术提高了设备的可靠性。完成了该断路器的整机安装和挂网试运行的工作,并对运行中的断路器进行了相关的数据测量,包括电流、温度和漏磁。由该断路器正常稳定运行以及变电站挂网运行的数据验证了该断路器的设计方案的有效性,该工作为今后真空断路器的发展方向提供了很好的思路。

基于有限元法的干式变压器多物理场分析计算

变压器的正常稳定运行对电力系统有着重要意义,而温度是衡量变压器运行状态的一个重要指标。笔者基于有限元的耦合场计算得到了干式变压器的温度分布。首先,通过三维磁场的计算得到变压器的各部分损耗,然后将损耗作为载荷加载至二维稳态流体—温度场的模型中计算对应的温度分布,通过变压器样机的测温实验验证了该方法的准确性。同时也分析了对应的二维瞬态流体—温度场,最后将变压器最大允许运行温度值作为参考,得到了变压器不同过负荷情况时的允许运行时间,结果表明:该干式变压器在10%过负荷情况下能正常持续工作,而在过负荷分别为20%、30%、40%和50%的情况下最大允许运行时间分别是127、68、26、8 min。该工作为同类型干式变压器的过负荷运行能力提供了可参考的依据。

基于可变误差多面体算法的储能融合电锅炉提升风电消纳控制技术

储能技术是提高风电-电锅炉-储能系统联合优化运行的关键,能量型和功率型储能系统的混合使用更能满足风电场和电锅炉技术性和经济性的要求。建立了混合储能系统和风电场的数学模型,其中锂电池采用通用受控电压源和定值内阻串联模型,超级电容器采用改进的一阶RC模型,风电模型通过功率解耦法实现对风机有功和无功的解耦控制。以风电场、电锅炉和混合储能系统的技术经济性指标为约束条件,将风电就地消纳能力、电锅炉档位调节次数和储能系统使用寿命列为目标函数,搭建了协同风电和电锅炉多目标优化运行的储能系统控制模型。采用可变误差多面体算法对该模型进行求解,通过某示范工程用算例验证了该方法在优化风电和电锅炉联合运行时的可行性和实用性。在该参数配置下,储能系统能日均提高风电就地消纳率5.36%,降低电锅炉动作次数8次。

选相精度对容性关合涌流幅值影响的数值仿真分析

文章研究了真空断路器相控精度与容性关合涌流幅值及频率的数值关系。并基于PSCAD仿真模型,采用最小二乘拟合的方法,从工程应用角度给出了数值表达式。讨论了真空断路器容性分断不考虑重击穿条件下时断口过电压及电容器过电压情况;给出了真空断路器容性投切选相精度控制区间;提出了真空断路器容性关合角度应控制在超前目标合闸角角度区间内的观点。

海底电缆-架空线线路雷击过电压分析与计算

结合某实际海上风电场,计算了某岛屿的海底电缆-架空线线路的雷击过电压。基于对线路各部分结构的分析,在ATP-EMTP软件中搭建了仿真计算模型,利用该模型,计算了线路在不同工况下的雷击过电压,利用计算结果分析了避雷器布置方式、杆塔冲击接地电阻、海底电缆长度对雷击过电压的影响。计算和分析结果表明:当采用不同形式的避雷器布置方式时,线路首末两端的过电压均未超过海底电缆主绝缘水平;海底电缆的末端过电压随冲击接地电阻的增大而增大;海底电缆首末两端的雷击过电压值均受海底电缆长度的影响。

基于恒功率负载的线路调压器调压特性分析

为了解决农网低电压问题,对线路调压器的调压特性进行了研究。建立了含线路调压器的数学模型,分析了恒功率负载时调压器的调压特性,研究了影响调压特性的因素,包括调压器容量、调压档位、负荷功率因数、线路长度、导线型号,提出了移动式储能装置与调压器联合使用治理低电压的措施。研究结果表明:调压器容量和档位、线路长度和型号以及负荷的功率因数对调压器的调压特性有影响,而移动式储能装置与调压器联合使用则能有效提高调压器调节。

应急救援用移动式充电车经济性分析

根据未来电动汽车救援需求,介绍3种不同类型电动汽车救援车——传统能源救援车、储能电池系统救援车以及结合传统能源和储能电池系统于一体的救援车,说明3种救援车的主要区别在于救援车自身动力类型和救援时的充电救援方式。依据汽车的生产、运维和报废过程产生的费用对救援车进行全寿命周期成本分析对比,得出3种救援车全寿命周期成本费用,结果表明,传统能源和储能电池系统于一体的救援车全寿命周期成本费用最低,相比其他两类车型经济性最好,可广泛推广使用。

矿热炉无功补偿系统仿真分析

在矿热炉系统工作过程中存在着功率因数低以及三相电流不平衡的现象,不仅消耗了大量的电能,同时也给整个供电系统带来了各种电能质量问题。可以通过对矿热炉系统的无功补偿能很好的解决上述两个问题,提出了以对称分量法为基础的无功补偿方法,并利用负荷正、负序瞬时有功、无功功率理论实现了对矿热炉系统的功率因数和三相平衡度多目标的控制。同时搭建了某矿热炉无功补偿系统的仿真模型,仿真结果表明,改进方法能有效地提高矿热炉系统的功率因数,并降低三相电流不平衡度,为矿热炉无功补偿系统的优化提供了科学的依据。

双断口40.5kV真空容性开断最佳燃弧时间确定试验研究

为了分析双断口真空容性开断在断口非同期动作条件下的最佳燃弧时间,文中分析了双断口真空容性开断断口电压分布特性,研究了开断过程断口过电压计算表达式。采用电路原理分析方法,从理论上计算了不同燃弧时间下的断口过电压值。并对实际样机真空开断重燃特性进行了试验验证。基于理论计算结果及试验结果,给出了40.5 kV双断口真空永磁机构容性负载投切真空断路器燃弧时间参考值。

基于紧耦合分裂电抗器的冲击发电机保护断路器成套装置动稳定分析及试验研究

为了分析基于高耦合度分裂电抗器的并联真空断路器成套装置动稳定性能,文章介绍了基于紧耦合电抗器的并联真空断路器作为大功率实验室冲击发电机断路器(GCB)的方案原理及布置形式。文中结合成套装置布置方案,对矩形母线短路动稳定、绝缘子动稳定进行了理论计算,对电抗器出线铜排及支架受力进行了仿真分析,从理论上分析了该布置方案的可行性。最后根据成套装置布置方案进行了装置组装并进行了型式试验,试验结果验证发电机保护断路器成套装置布置合理,满足检测中心试验站短路动稳定的要求。

基于紧耦合电抗器并联开断方案的过电压研究

为了分析基于紧耦合电抗器并联开断方案中断口非同期开断条件下的电抗器两臂间过电压情况,文章简要介绍了基于紧耦合电抗器的并联真空断路器作为大功率实验室冲击发电机断路器(GCB)的方案原理,研究了基于此方案的断路器在断口非同期开断条件下的电抗器两臂间过电压计算表达式。采用电路原理分析方法,从理论上计算了断口非同期开断过渡过程及稳态情况下电抗器两臂间过电压数学表达式及最大过电压倍数。并基于理论计算结果给出了采取阻容保护的过电压抑制措施。给出了试验站冲击发电机短路保护断路器接线方式建议及过电压抑制方案。

电弧离子镀制备ZnO压电涂层用于高压套管连接螺栓应力检测的研究

高压及超高压套管连接结构中螺栓预紧力分布不均松脱等故障已经成为影响高压套管安全可靠运行的主要影响因素。如何实现持续精准的连接结构中螺栓载荷监测并预警套管压力故障成为了前沿技术问题。贴片超声波及压电探头超声波是应力检测应用最为广泛的技术之一,但其检测精度不能满足要求;溅射型压电薄膜超声方法检测精度高,但压电薄膜沉积效率低,结晶取向控制困难。针对现有研究不足,采用脉冲电弧离子镀技术在合金钢基体上实现ZnO压电薄膜的快速制备,研究靶电流及偏压对ZnO压电涂层的晶体结构、表面形貌及声学性能的影响。结果表明,ZnO涂层的形貌与结构主要与沉积粒子能量有关,偏压越高则涂层结晶越差,而且其绝缘性能下降;靶电流的增加可以提升涂层的结晶质量,但会引入Zn金属大颗粒污染,进而影响压电涂层的绝缘性能。超声轴力检测结果表明,在偏压为0 V以及电流为40 A的最优化工艺参数下制备的高电阻、高c轴择优取向的ZnO压电传感涂层材料,可以应用于高压套管中螺杆轴向载荷的高精度检测,为高压套管安全可靠运行提供了新的监测手段。

我国特高压交直流套管研究现状

特高压交直流套管是发展特高压、保证大电网可靠运行的关键设备之一。笔者从特高压套管的分类与应用出发,介绍了不同绝缘类型套管在特高压工程中的应用占比和故障类型,总结了现有套管的材料特性分析情况,分析了结构设计方法和相关技术,归纳了不同套管生产工艺流程以及关键工序,对各类特高压套管存在的问题以及发展方向进行归纳与展望。文章结论为特高压套管的技术研究和产品研制提供借鉴和依据。

1200 kV特高压交流胶浸纤维穿墙套管技术应用研究

胶浸纤维干式套管具有无油、防火防爆、机械强度高、防潮、少维护等优势,笔者提出了一种特高压交流胶浸纤维穿墙套管结构,采用胶浸纤维复合材料绝缘层与半导体适形材料电容屏交替间隔绕制成阶梯状电容芯体;改进了非真空环境下超长超大直径套管芯体缠绕和固化工艺,调整缠绕角度和缠绕张力,优化套管芯体固化参数,有效去除套管芯体内部气泡,同时避免套管芯体出现分层和开裂问题,实现了胶浸纤维材料在特高压交流穿墙套管上的应用,为我国特高压套管质量提升提供了新的技术路线和可国产化产品。

储能在高占比可再生能源系统中的应用及关键技术

随着可再生清洁能源发电并网规模不断扩大、装机占比不断提高,电网的安全稳定运行受到挑战,储能系统作为提高电网接纳可再生能源发电能力的有效技术方案,可改善弃风、弃光等问题,提高电网运行稳定性。通过分析高占比可再生能源系统波动性及不确定性加深、系统运行方式多样化等基本特征,对储能在高占比可再生能源系统中的典型应用进行综述,并对储能用于提高可再生能源并网发电比例、改善系统稳定性的关键技术及发展趋势进行分析与探究。

变电站巡检机器人无线充电系统辐射屏蔽设计

为了降低变电站巡检机器人磁耦合谐振式无线充电系统正常工作时对附近工作人员安全造成的危害,将高频辐射降低到国标标准限值内,笔者提出了一种复合结构式铝板屏蔽方案,采用有限元方法仿真计算巡检机器人无线充电系统电磁辐射,计算尺寸、层数对屏蔽板屏蔽效果的影响,并对比分析六种复合结构式屏蔽装置的屏蔽效果。结果表明:当增大屏蔽板尺寸和增加屏蔽板层数时,无线充电对外辐射磁场强度出现明显下降;采用复合结构式屏蔽板能够将无线充电系统的对外辐射磁场幅值基本降低到国标限值以内。