基于Micro CT的铜导线短路熔痕孔洞特征分析

导线短路是造成电气火灾的重要原因之一。现行国家标准中将导线短路熔痕分为起火前发生的一次短路熔痕和起火后造成的二次短路熔痕,然而现行国家标准中的鉴定仅停留在定性判断的阶段。火灾现场铜导线短路熔痕特征的量化分析研究是国内外研究人员主要关注的重点。本文应用Micro CT技术对铜导线短路熔痕进行断层扫描检测并重构铜导线短路熔痕的3D图像数据,在此基础上统计、归纳、总结铜导线短路熔痕内部孔洞形态及分布等孔洞特征。研究表明,Micro CT能够全面采集铜导线短路熔痕的整体形态和内部孔洞特征,一次短路熔痕与二次短路熔痕内部孔洞半径、表面积、紧密度的特征数据存在差别,可为短路熔痕定性和定量分析判据研究提供新的理论依据。

锂电池微短路机理及其在线检测

锂离子电池由于是清洁能源的理想存储设备而被广泛应用,但是其存在内短路风险。锂离子电池内短路早期症状不明显,被称为“微短路”,经过一段时间的演化,就会发展成焦耳热不可控的内短路。根据锂离子电池微短路机理,研究微短路检测的理论基础,发现微短路电池与正常电池相比,其端电压曲线的斜率变化具有突变性、不可重复性、趋势性三个特征,为此有必要对锂电池微短路进行在线检测。模拟仿真结果表明,基于电压曲线斜率的锂电池内部微短路在线检测,有效克服了电池参数差异的影响,为电池内部微短路检测提供了一种新方法。

基于容量增量曲线与充电容量差的电池组微短路诊断方法

目前还没有一种有效的手段针对处于前期演化阶段的锂离子电池微短路进行检测,为此本文提出了一种基于电池充电容量增量(IC)曲线和充电容量差(DCC)变化规律的微短路故障诊断方法。首先确立锂电池短路故障与充电容量增量的关系,利用小波变换对IC曲线进行降噪,得出在不同电流倍率和温度下IC曲线最高峰(ICPV)与电池荷电状态(SOC)唯一对应。然后提出利用充电容量差DCC描述存在内短路的故障电池与正常电池的SOC差异,并据此得出锂电池微短路的量化方法。最后通过仿真分析与实验验证表明,在不同工况下循环测试均可获得电池微短路的量化信息,且诊断最大误差均小于8.12%。

微网孤岛运行时短路故障检测的仿真研究

利用Matlab/simulink对含分布式电源的微网进行建模与仿真,对微网由孤岛切换至并网运行方式下的运行工况进行仿真实验,仿真结果验证了所构建的微网仿真模型的有效性。在该仿真模型的基础上加入三相故障模块模拟微网孤岛运行时发生短路故障,选取db小波检测短路故障发生后的电压信号,仿真结果表明db小波能够准确地检测短路故障信号的奇异点,为下一步改善微网电能质量提供有力依据。

短间隙短路放电的场增强因子研究

运用扫描电镜对IEC安全火花试验装置电极系统的微观表面形貌进行了扫面测试,测试结果表明镉盘电极表面存在高度和半径均为微米量级的微凸起,而钨丝电极表面无明显微凸起;以镉盘为阴极,建立了电极系统的短路放电物理模型以及单个微凸起的圆柱形等势阱模型。运用分离变量解法,推导得出阴极金属表面微凸起引起场增强因子β0的解析表达式。根据电极表面电物理的微观不均匀性,推导出了微附加物作用下场增强因子β1的计算公式。指出该放电过程中,进行场增强因子计算时,须综合考虑电极表面微凸起及微附加物的作用,综合场增强因子β在数值上等于上述两增强因子之积,即β=β0β1。运用IEC安全火花试验装置进行了电容短路放电实验,实验结果验证了理论分析及计算公式的正确性。

基于虚功原理的变压器轴向电动力测算

推导出了变压器轴向短路力与绕组轴向高度微变后电抗变化量关系的计算公式,解决了长期以来无法对变压器短路计算结果进行测量比对的难题。

火灾场景对电气火灾熔痕微观尺度特征的影响

为研究火场温度和火场持续时间下所形成的火灾熔痕的微观尺度参数的变化规律,本文通过进行模拟火灾场景从而重现火灾环境,进而采用XRD分析模拟的熔痕,分析熔痕的晶粒大小和微观应变等微观结构和尺度特性参数。结果显示:(1)微观应变和晶粒大小随火场持续时间变化存在一定的变化规律:随火场持续时间增大,微观应变先增大后减少,而晶粒大小的变化规律大致呈倒U型趋势。而随火场温度变化基本呈不断波动的变化趋势,相关度不高;(2)熔痕晶面(111)和(200)的晶粒大小和微观应变随火场持续时间变化规律在200A和300A电流短路情况下较为一致,而与400A电流短路情况下不一致。研究表明,火场温度和火场持续时间对熔痕围观尺度的特征有规律性影响,可初步形成不同熔痕围观尺度特征参数对应不同火场环境的相互关系体系。

交直流混合微电网中变流器直流故障穿越技术研究

在交直流混合微电网的推广应用中,直流短路是一个需要面对的重要问题,而直流故障穿越是系统中设备必备的能力。本文首先介绍了混合微电网的系统架构,明确了现有DC/AC变流器在面对直流短路时存在的问题;其次,提出了一种直流侧带自阻断能力的变流器拓扑,结合具有直流故障在线检测能力的故障穿越控制保护策略,分析了直流故障穿越的机理和控制保护过程;最后,对直流故障穿越方案进行仿真及实验验证,验证结果表明了所提直流故障穿越方案的有效性。

压电自适应微细电火花加工系统特性分析

针对微细电火花加工过程中排屑困难,极易产生短路、拉弧等非正常加工现象,进而造成微细电火花加工效率低、电极损耗大等特点,基于压电陶瓷的逆压电效应提出了一种新的加工方法——压电自适应微细电火花加工技术,对其加工原理进行了详细阐述,并结合试验对该加工系统的加工特性进行了详细分析。试验证明该技术在加工过程中能够实现放电间隙与放电状态的自适应调节,促进排屑,可有效控制短路及拉弧现象的出现,进而提高微细电火花的加工稳定性及加工效率,并能实现超低电压下的微细电火花加工。结合实例说明采用压电自适应微细电火花加工技术进行小孔加工的过程中能实现稳定加工,获得较高的加工效率,并且加工的小孔圆度较好,说明该技术在微小孔加工方面具有广阔的应用前景。

基于模拟电荷法的微间隙场增强因子研究

运动电极下的微间隙是国际电工委员会推荐安全火花试验装置(IEC-STA)短路火花放电体系的核心组成部分,也是研究装置短路放电特性、揭示短路放电机理的关键性难点.为研究其短路放电特性,运用扫描电镜对其电极进行了扫描分析,重构了最危险打火情形下的电极表面形貌模型.基于模拟电荷法建立了阴极表面场强的数学模型,并对传统模拟电荷法进行了改进,给出了其参数设置、算法流程及病态矩阵处理方法,并对场增强因子进行了数值计算.数值计算结果表明,对于给定的微凸起高度,场增强因子与微凸起密度并不成简单的单调关系,而是存在使场增强因子最大的微凸起密度;对于给定的微凸起密度,在电极间距较大的情况下,场增强因子随间距成单调递减关系,反之,则随间距的减小而增大.数值计算结果为IEC-STA短路放电特性研究奠定了基础.

方型密封镉镍电池低电压现象初探

方型密封镉镍电池在１个月的贮存搁置期间，出现部分低电压电池，在因果分析的基础上，我们进行了低电压电池解剖、理化分析、荷电保持能力试验、过放电及模拟低电压电池试验，以查找造成电池低电压的原因。试验证明，方型密封镉镍电池低电压现象主要是由于电池装配过紧、隔膜均匀性致密性差、极板脱粉、电池封口时电极状态失常等因素造成的，同时，电极极耳的焊接方式也对低电压现象产生一定影响。生产厂应从上述几方面入手，防患于未然，减少或消除低电压现象的产生。

烧结式MH-Ni电池微短路的快速确定方法

对放电态的烧结式MH-Ni电池用0.5Ω电阻短路放电至0V后,测定其电池开路电压变化情况,结果表明,电池的开路电压恢复与电池微短路有关。若电压不能很快恢复至1.0V上,或者即使恢复至1.0V上,但电压并不能维持,说明该电池有微短路;用这种方法可以较快地初步确定微短路电池。

微电网系统配电线路短路故障的分析与研究

对微电网系统配电线路短路故障进行了研究,分析了分布式电源接入配电网后配电线路短路电流的性质,并依据故障分量法提出相应的保护措施。

一种开路电压和短路电流相结合的MPPT算法研究

为了能够有效地提高光伏发电系统的最大输出功率,根据光伏电池的输出特性和数学模型,提出了一种新型MPPT算法,即开路电压和短路电流相结合的MPPT算法。利用开路电压、短路电流和S-function函数快速解得最大功率点。针对不断变化的外界环境会给引入该算法的光伏系统带来频繁扰动,以及该算法在理论推导过程中采用了大量的估算算法,因此在该算法中引入阈值电流?I和微变步长扰动法。阈值电流?I降低了系统的扰动,减少能量的损失,微变步长扰动法进一步的修正了系统的最大功率点,解决了因理论估算而带来的误差问题。实验证明,引入了阈值电流和微变步长扰动法的开路电压和短路电流相结合的MPPT算法能快速、准确的跟踪最大功率点,提高转换效率。

车用锂电池PP隔膜机械失效导致内部微短路的机理研究

车用锂电池在工作过程中会经受机电热的耦合作用,其中机械滥用是引发锂电池内部短路的最主要风险之一,很可能导致严重的起火事故。隔膜的机械完整性是防止锂电池在机械滥用条件下发生内部短路的关键因素。通过综合的力学测试发现,不同尺寸的压头导致PP隔膜两种截然不同的变形和失效模式。最后分析了触发锂电池内部微短路的机理,并通过力学试验和理论分析提出了锂电池内部微短路下的隔膜临界位移准则。

MH/Ni电池封口化成机理的探讨

详细探讨了MH／Ni电池化成的若干基本原理：（1）钴在化成中的作用，设计电池的负、正极容量比应考虑放电预留量、充电预留量；（2）正负极化成机理，并指出了提高正负极化成效果的可能途径；（3）分析了电池微短路的原因，并指出了解决方案；（4）放电平台特性比容量特性能更充分地评价化成效果;(5)详细比较了封口、开口化成的异同点，并探讨了封口化成优于开口化成的原因。

石化企业照明箱进线断路器分断能力的选择

照明配电箱主进线断路器通常采用微型断路器,其分断能力的选择是以其在低压配电线路中安装位置处的三相最大短路电流为依据,而短路电流又受到配电线路的长度、变压器的容量和阻抗电压等参数的影响。以实际工程案例为基础,通过上述参数的变化,计算得出一系列照明配电箱进线微型断路器处的三相最大短路电流,并以此为依据对照明配电箱主进线微型断路器分断能力进行合理的选择。

环网式直流微网短路故障下断路器与限流器优化配置方法

短路故障保护是环网式直流微网(DCmicro-grid,DCMG)安全、可靠运行的保障,故障限流器(faultcurrentlimiter,FCL)限流后使用断路器(circuit breaker,CB)切断故障线路是一种高效、可靠的DCMG短路故障保护方法。环网式DCMG拓扑结构复杂、支路之间存在强耦合,增加了环网式DCMG中CB和FCL优化配置的难度。该文通过建立短路故障下DCMG简化模型和短路故障后各时刻流过CB电流的解析表达式,以CB分断电流能力、FCL限流电感值整体最优为目标,以CB短路分断能力为约束条件,构建CB与FCL的优化配置模型,并通过改进快速非支配排序遗传算法(non-dominatedsortinggeneticalgorithm-II,NSGA-II)实现CB与FCL的优化配置。最后,对11节点DCMG模型中CB与FCL优化配置进行求解,并与非支配排序遗传算法(non-dominatedsortinggeneticalgorithm,NSGA)进行对比。结果表明,该文提出的基于改进NSGA-II算法的环网式DCMG中CB与FCL优化配置方法能够快速得到可靠性高、成本低的CB与FCL优化配置方案,具有较好的适用性,能够满足DCMG规划要求。

磷酸铁锂电池包微短路诊断方法的研究

锂电池以其优越的性能广泛应用于新能源电动汽车与储能中,但锂电池微短路问题对于车用和储能的电池包均是使用过程中的安全隐患,为了诊断电池包是否发生微短路并对微短路的单体进行判定,本文提出了一种根据单体相对充电时间变化诊断微短路的方法。本方法在电池包充电结束时,以最先达到充电截止电压单体的电压曲线为基准,分析其他单体在能够继续充电的条件下,达到充电截止电压的充电时间,并以相对充电时间表征。由于微短路电池的电能持续消耗,导致其相对充电时间随着充电次数增加,根据此特性,对电池包中各单体的相对充电时间进行分析,并通过箱型图进行异常检测。检测结果的异常单体中,重复出现次数最多的即为微短路单体。在分析相对充电时间的同时,需分析直流内阻对诊断结果的影响,由此可提高诊断结果的准确性。经过对比分析,诊断结果与实际结果具有高度一致性,此方法的实施无需对电池包进行特殊测试,且操作便捷,可为电池包安全检测提供方法指导。

一种适用于直流微网的电流差动保护

直流微网线路发生故障时,故障电流的迅速飙升对系统供电的可靠性极其不利,因此快速检测并切除故障对其可靠运行至关重要。传统电流差动保护具有良好的速动性和选择性,但其灵敏度受短路阻抗影响较大,在高阻短路故障时可能出现拒动问题。在此背景下,针对放射形直流微电网,根据故障点两端电流变化特性,引入低制动系数实现对高阻故障的检测,并在PSCAD/EMTDC中搭建直流微网模型对保护方案进行仿真验证,结果表明被保护线路发生不同短路阻抗故障时,改进的保护方案均能够准确识别并切除故障。