弧触头烧蚀程度对灭弧室内短路开断过程多物理场的影响

为研究SF 6断路器开断过程中弧触头烧蚀程度对灭弧室内多物理场变化的影响,建立了弧触头接触行程分别减小0、5 mm、10 mm和15 mm下灭弧室内开断过程的多物理场耦合仿真模型,获得了短路电流开断过程中灭弧室内温度、气流和电场分布特性。计算结果表明:开断过程中,弧道最高温度出现在弧根处,其值随弧触头烧蚀程度变化不大;随着弧触头烧蚀程度的加剧,SF 6气体最高速度不断减小,吹弧效果减弱;最大场强集中在静弧触头端部或动弧触头弧角处,且随弧触头烧蚀程度加剧而畸变更严重。基于此,根据流注理论的气体击穿判据计算了不同弧触头烧蚀程度下SF 6介质恢复特性,发现当弧触头接触行程减小15 mm时,临界击穿电压低于瞬态恢复电压,触头间隙可能再次击穿造成电弧重燃。研究结果可为SF 6断路器电寿命退化机理提供理论支撑。

SF_(6)断路器触头劣化过程合闸预击穿特性研究

电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF_(6)断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触头劣化过程中合闸预击穿特性,并提出了预击穿时间带电检测方法。结果表明:合闸过程中场强最大点总是出现在静弧触头表面;灭弧室内SF_(6)气体密度几乎保持不变;110 kV电压等级相电压下,触头预击穿电弧持续时间随烧蚀程度变化的试验值与仿真值吻合良好。从电场畸变角度解释了随着触头的表面烧蚀劣化程度增大对应预击穿时间的变化规律,结果可为断路器选相合闸策略和触头状态评估提供理论指导。

SF_(6)断路器模拟烧蚀过程中气体分解产物特性研究

SF_(6)断路器灭弧室中的SF_(6)、微水微氧及固体绝缘材料在电弧作用下会分解重组,生成新的组分气体。为研究SF_(6)断路器完整电寿命周期内,开断电流后各气体分解产物体积分数的变化规律,搭建了断路器全寿命模拟烧蚀试验平台,进行了69次烧蚀试验,测量了烧蚀过程中的电压电流参数和各气体分解产物体积分数。结果表明:SOF_(2)、CF_(4)、SO_(2)为主要产物,SO_(2)F_(2)、SOF_(4)体积分数较低,H_(2)S不能稳定检出;SOF_(2)、CF_(4)、SO_(2)、SO_(2)F_(2)体积分数均随烧蚀次数增加而增加。主要产物中,SOF_(2)和SO_(2)的生成量与电弧能量呈线性关系;CF_(4)生成量与电弧能量之间没有明显规律,其原因可能在于电弧对于固体绝缘材料的烧蚀具有随机性。吸附剂对SOF_(2)与SOF_(4)吸附作用显著,对其余产物未表现出明显的吸附效果。最后提出了通过SO_(2)体积分数评估断路器剩余电寿命的方法。

适用于宽温区的LiNbO3体效应电光干涉型强电场传感器

目前光学电场传感器具有场强测量幅值高、频率测量范围宽的优点,但温度稳定性弱制约了其发展和应用。为此,分析了温度对x轴通光和z轴通光铌酸锂电场传感器的影响机理,提出了一种采用铌酸锂z轴通光调制方式、适用于宽温区试验研究的电光干涉型强电场传感器,通过搭建宽温区测试平台来获取电场传感器在宽温区内的传递函数参数;同时,校准了电场传感器的线性测量范围、典型电场波形响应和频率响应曲线。研究结果表明:校准后的电场传感器在0~50℃宽温区内的传递函数保持稳定,能够准确测量频率范围为10 Hz^700 kHz、幅值为5~600 kV/m的电场信号,可为实际应用提供参考。

双晶体温度补偿型非接触式光学过电压传感器

现今电网电压监测和过电压监测大多采用传统的接触式分压系统,该方式的运行可靠性较高,但具有测量频带窄、抗电磁干扰能力弱、安装和维护不方便等不足之处。因而基于一次电光效应和空气耦合杂散电容原理,设计了双铌酸锂晶体结构的光学电压传感器,响应频带可覆盖10Hz～5MHz,电压比例系数波动小于2%。在实验室搭建试验平台测量了传感器的输入输出特性与温度稳定性,试验结果表明：传感器在[–10？C, 60？C]范围内的输出电压相对误差小于±5%。同时,设计三相解耦算法,实现了传感器在500 kV线路的人工接地短路过电压测量中的应用。

面向智能电网的先进电压电流传感方法研究进展

电压电流传感测量在电力系统的电能计量、继电保护、过电压在线监测、智能设备控制、电力检修等领域均具有极其重要的地位。随着中国智能电网的加速建设以及电网数字化、智能化和自动化程度的不断提高,电压电流传感器将面临数字化、小型化及便捷化的发展需要。相比较于传统电磁式互感器,基于电光(磁光)、逆压电(磁致伸缩)、热电效应等原理的先进电压电流测量技术在电磁免疫、无损传输、拓扑结构、宽幅值和宽频带测量等方面具有各自的优势;另一方面,针对未来电网多场景应用,传感器的封装、高精度和高可靠安全运行也面临巨大挑战。因此,从电压测量和电流测量耦合机制方面,分别介绍了基于电光效应、逆压电效应和电致发光效应的电压/电场传感技术,以及基于法拉第效应、磁致伸缩、热效应和磁阻效应的电流/磁场传感技术,同时总结了相应传感材料和拓扑结构。在此基础上,指出电压电流传感在传感方式、频率特性、大气参数适应性、传感器取能、传感设备的小型化等方面面临的挑战,需要新的物理量耦合机制指引、新型先进传感材料支援和新颖有效传感器拓扑协助;性能稳定、准确度高且成本低的新型电压电流传感技术能够广泛应用于智能电网建设。

基于近端电场积分法的耦合误差分析研究

近年来,非侵入式电压测量因具备安全性高、便于安装和维护等优势而受到国内外电力工作者们的青睐,但以电场为中间量反演电压的过程中,电场存在串扰问题。为此,对一种新的电场反演方法进行电场耦合误差分析。首先,通过探究10 kV架空线路空间电场分布情况,提出近端电场积分方法;其次,利用三相电场耦合计算模型,对10 kV架空线路三相电场之间的串扰进行误差分析;最后,通过Comsol有限元软件搭建10 kV三相输电线路仿真模型,获取其电场分布并进行验证。结果表明:三相导体下方电场强度均主要来自待测相,传感器距离待测导体0.03 m、0.05 m和0.07 m时,其他相的耦合分量非常小,其占比小于1.5%,基本可忽略不计。仿真结果与理论计算结果相一致,两者之间的误差控制在0.2%以下,因此,通过调整传感器的安装部署位置,近端电场积分法对不同电压等级均有适用性。本文的研究成果可为非侵入式电压在线监测装置的研发提供理论指导。

LiNbO_3晶体电光调制中半波电压测量方法研究

在基于一次电光效应的光学电压传感器中,电光晶体的半波电压是影响传感器输入输出特性的关键参数之一。通过对电光调制原理的深入分析,选用LiNbO_3晶体搭建半波电压测量平台,针对关键参数半波电压进行了测量。对试验所选用的LiNbO_3晶体的半波电压进行了理论计算,并与实际结果进行对比;分析影响LiNbO_3晶体半波电压的因素,并指出在实际工程应用中应考虑的问题。

铌酸锂Z向通光的光学电压传感器设计研究及现场应用

基于Pockels效应,选取具有较高电光系数的LiNbO3晶体,采用横向调制方式,设计制作了光学电压传感器,以Z向通光消除自然双折射对传感器响应特性的影响。分别在实验室和户外搭建试验平台测试传感器的各项特性,并与非接触感应单元组合使用,挂网试运行于南方电网兴仁±500kV换流站进行过电压在线监测,传感器的实验结果及试运行状态表明该传感器具有较高工程应用价值。

考虑燃弧区间的断路器非对称开断能力校核方法研究

电网X/R比值增大会导致短路电流直流分量衰减时间常数超出在运断路器标准时间常数或特殊工况时间常数,在电力系统短路电流高直流分量影响下,断路器开断性能受限且无法达到标称的额定开断能力。文中综合考虑非对称短路电流开断过程中断路器燃弧窗口、电弧能量、电流变化率和电压变化率等因素对开断性能的影响,比对不同类型的断路器短路电流开断性能等效折算方法,提出考虑断路器修正系数的基于燃弧区间的非对称短路电流开断能力校核方法,并以电网实际系统的变电站短路电流情况进行实例校核验证,为校核高压断路器非对称短路电流开断性能提供了指导,对提升电网运行的可靠性和经济性具有重要的理论和工程价值。

发电机有功电度表计量误差的原因分析及对策

针对发电机有功功率电度表计量存在较大误差问题,结合公司实际,对有可能产生误差的原因进行分析,并提出了解决的对策。

压剪共同作用下混凝土的动态力学性能研究

为了研究混凝土在压剪复合状态下的动态力学性能,采用大型多功能动静力三轴仪进行了5种不同应变速率和5种不同法向应力下的压剪复合受力状态的剪切试验。分析其剪切强度变化规律,构建了基于八面体应力空间二次形式破环准则,转换为正应力与剪应力表示的压剪破环准则形式。结果表明,随着应变速率增加,混凝土的抗剪强度呈增大趋势,而随法向应力的增加,混凝土抗剪强度则呈现出先增大后减小的趋势;基于八面体应力空间二次形式破环准则,建立了考虑速率效应的混凝土压剪破环准则,通过试验数据对比得出该破环准则与试验数据吻合较好。

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大,侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。

基于Najar能量法的混凝土动态双轴受压损伤特性分析

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下混凝土的抗压试验,基于改进的Najar能量法,提出一种新的损伤变量计算方法,以此分析侧向压力和加载速率对混凝土双轴受压状态下损伤演化的影响。研究结果表明:①峰值应力随加载速率的增大而增大;相同加载速率下,峰值应力随侧压力增大而增大,混凝土达到峰值应力后承载力下降趋势不受侧压影响;②混凝土双轴受压状态下损伤演化可分为线弹性阶段、损伤加速变化阶段和损伤收敛阶段;③加载速率越大,损伤加速发展阶段损伤变量的增长越迅速且该阶段对应的应变范围越小;④侧向压力对混凝土损伤演化有明显影响,混凝土损伤的发展随着侧应力的增大而出现滞后现象。

基于模糊干扰观测器的移动机器人自适应滑模跟踪控制

针对轮式移动机器人(wheeled mobile robot,WMR)轨迹跟踪中存在的速度跳变和未知系统扰动,提出一种新型轨迹跟踪控制策略。该策略基于反演技术,分别设计WMR系统的运动学控制器和动力学控制器。在运动学控制器中,采用分流技术克服了轨迹跟踪初期的速度跳变问题;在动力学控制器中,将模糊干扰观测器与自适应滑模控制结合,有效解决了未知系统扰动对控制性能的影响,并且消除了传统滑模控制的抖振现象。通过Lyapunov稳定性理论,证明了该控制策略的稳定性。仿真研究表明:该控制策略具有较小的速度跳变,控制信号抖振较小,并对系统扰动具有强鲁棒性。

冻融循环对混凝土静态双轴受压力学特性的影响

对不同冻融劣化程度的混凝土进行了不同侧压(0、0.06fc、0.12fc、0.18fc、0.24fc,其中fc为单轴抗压强度)下的静态(应变速率10^-5/s)单双轴压缩试验,分析了冻融次数和侧压力大小对混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响。结果表明,混凝土的单轴和双轴抗压强度均随冻融次数的增加而减小;冻融次数越多,混凝土峰值应力随侧压的增加,其增幅越大;混凝土单轴受压时的峰值应变随冻融次数的增加而增大;相同冻融次数的混凝土,其峰值应变随侧压的增加呈先增大后减小的趋势,冻融次数越多,峰值应变的拐点所对应的侧压越小,侧压对混凝土峰值应变的敏感性受冻融次数的影响越显著;混凝土的弹性模量随冻融次数的增加逐渐减小;混凝土未冻融时,弹性模量随侧压的增加而增大,而冻融劣化的弹性模量随侧压的增加无明显改变。

扩建隧道爆破振动与超前地质预报测试分析

为了保证扩建隧道在施工过程的安全,扩建隧道的爆破振动与超前地质预报测试在隧道的施工过程中是非常有必要的。本文主要对某扩建隧道进行了爆破振动与超前地质预报测试分析,并得出了结论,以期同行参考。

单轴压缩下混凝土的能量演化规律

为研究混凝土在破坏过程中的能量演化规律,对混凝土试件在不同侧应力(0,0.1fc,0.3fc,0.5fc)、不同应变速率(10-5/s,10-4/s,10-3/s,10-2/s)下进行循环加-卸载试验,得到单轴压缩下输入总能量、弹性能和耗散能随应变增长的演化和分配规律。试验结果表明:在整个加载阶段,应变速率为10-5/s及10-4/s时,混凝土输入总能量、弹性能、耗散能都随应变的增大而先增大后减小;应变速率为10-3/s及10-2/s时,混凝土输入总能量、弹性能、耗散能都随应变的增加而逐渐增加;在相同侧应力下,应变速率增大,混凝土在破坏时积聚的能量和混凝土的储能会增加;混凝土达到储能极限时弹性能比例最小为30%,而最大为58%;在应变速率相同时,混凝土的储能极限随着侧应力的增大而增大,侧应力会抑制裂缝的发展;在侧应力为(0.1,0.3)fc时,混凝土的弹性能密度随侧应力增大呈线性增大。研究成果有助于研究人员了解混凝土的破坏过程。

微米级异物对GIS设备绝缘状态影响研究

断路器分合闸过程中不可避免产生微米级金属粉尘,对GIS设备内部绝缘状态具有重要影响。文中以真型363 kV GIS为基础,搭建了可进行520 kV工频耐压、1175 kV雷电冲击耐压的试验平台,用以开展微米级异物下GIS设备绝缘状态影响研究。首先基于2000次机械操作开展微米异物分布特征研究,获取了触头不同磨损次数下的微米级异物变化趋势。其次在不同操作次数下采用脉冲电流法进行放电量检测,同时联合特高频、超声波局部放电检测法,分析不同检测方法对微米级异物放电检测灵敏度。最后采用人工预埋的方式开展微米级金属粉尘对GIS设备绝缘性能的影响,并采用雷电冲击试验方法进行绝缘裕度校核,获取了微米级异物对设备绝缘性能的影响。文中通过微米级异物在真型设备内不同数量不同位置的试验以及对应试验下的局放检测研究,可为设备运维过程中微米级异物对绝缘状态的影响提供技术支撑。

悬挂式止水帷幕深度对基坑降水影响效应研究

基坑工程降水引发的渗流场对周围环境的影响是不容忽视的。本文以安庆市某社区改造项目为依托,通过Midas GTS软件建立三维渗流-应力模型研究悬挂式止水帷幕在不同的插入深度下对基坑支护结构及周围建筑物的变形影响。研究结果表明:止水帷幕从0.0m增加至15.0m时,支护结构的最大水平位移变化较小,最大水平位移减小为9.1%~28.8%;而对于周围建筑物沉降变形则有明显的影响,竖向位移减少为57.8%~69.9%。综合考虑周围建筑物沉降变形规律和工程造价,本项目止水帷幕设计深度最终取值为12.0m。将数值分析结果与场实际测量值对比分析,两者较为吻合。