基于电力电子技术有载调压变压器的无冲击调压方法

提出以电力电子器件为分接开关的有载调压变压器无冲击调压方法。该方法考虑了调压绕组的改变引起的变比变化和漏电阻、漏电感大小的变化。为考虑铁磁特性,变压器铁芯用非线性电阻和电感来等效。由变压器的空载实验数据,得到描述两者非线性特性的分段线性表达式。通过对变压器等值模型的分析,得出无冲击有载调压时刻的求解方法。在这一时刻进行分接开关通断控制,可以使调压过程按系统运行的需要而改变,并保证负载电流连续、平滑、无冲击。阐述了传统的以负载阻抗角确定调压时刻是本方法的特例。通过仿真及实验验证了这一方法能够实现快速、无冲击、可靠调压过程。

基于流态转捩的非线性渗流模型及在陷落柱突水机理分析中的应用

岩溶陷落柱突水是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。基于陷落柱突水过程中流体流态转捩(含水层层流到巷道紊流)的渗流本质,建立了三流场(Darcy层流、Forchheimer流和N-S紊流)耦合非线性渗流模型,并应用于骆驼山煤矿"3·1"底板陷落柱突水数值模拟分析。结果表明:随着突水流体流速不断增大,陷落柱Forchheimer流由黏滞阻力为主,到黏滞阻力和惯性阻力共同作用,最后到惯性阻力为主发生了质的变化,陷落柱突水是流体渗流从渐变到突变的动态过程。进一步表明采用Forchheimer方程描述陷落柱内高速非线性层流,能够较好地反映水流从含水层达西层流到巷道紊流的中间状态,可以定量揭示陷落柱突水三种流态转捩的渗流本质。

破碎岩体非线性渗流突水机理研究现状及发展趋势

在收集整理国内外相关资料的基础上,从非线性渗流理论方程、非Darcy渗流试验和非线性渗流数值模型方法等方面总结目前破碎岩体非线性渗流突水研究现状,认为破碎岩体渗流具有突水通道的非Darcy渗流特性、3种流场(Darcy层流、非Darcy高速流及Navier-Stokes紊流)动力学系统的统一性和突水3要素(含水层水源的Darcy流、突水通道的非Darcy流和开采扰动作用)中的应力扰动特性。据此,提出了破碎岩体非线性渗流突水机理研究的发展趋势:从矿山采动岩体渗流突水3要素这一渗流特征出发,通过试验和现场测试研究不同围压、水力梯度和流速条件下破碎岩石渗流规律,建立考虑应力作用的耦合Darcy,Forchheimer和Navier-Stokes方程混合流场的模型,提出有限单元弱形式和有限体积法耦合积分解算混合流场方法,把采动应力作用下含水层、冒落岩体破碎带和巷道整个突水水流路径连接在一起,Forchheimer流域的边界流量压力是动态变化的,可以有效解决破碎岩体非线性渗流模型存在的问题,能比较合理模拟采动应力作用下矿山突水瞬态流动全过程。

岩溶矿井煤层底板突水系统的非线性特征初步分析

本文论述了矿井煤层底板突水是一种由缺陷诱导的局域失稳，特别强调存在两种时间尺度的缺陷变化过程。一种是缺陷发育过程，缺陷由小缓慢地扩张变大，是慢变化；另一种是缺陷失稳过程，缺陷的薄弱破坏引起缺陷的瀑涨，是快变化，这后一过程就是矿井煤层底板突水。据此构造了塞子模型并讨论了模型的基本行为，定量地给出失稳判据，用实例检验模型得到准确率为９２．６％

矿井煤层底板突水预测新方法研究

本文针对煤矿矿井煤层底板突水系统为一非线性系统的特性，提出采用对非线性问题具有良好适用性的人工神经网络系统（以下简称神经网络），进行煤层底板突水预测。以作者们研制、使用神经网络的实践为基础，阐述系统、建模方法、适用条件和应用问题，并在焦作矿务局演马庄矿、焦作金科尔集团方庄煤矿对所建立的煤层底板突水预测神经网络进行生产性检验，取得良好的结果。

基于非达西流模型的煤矿突水渗流机制数值模拟

突水是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。以义安煤矿704工作面突水事故为例,采用非线性渗流模型模拟突水瞬态流动全过程,探讨突水过程中流速和压力的变化规律,揭示矿山突水全过程的流态转捩机制。研究表明:义安煤矿突水达到最大涌水量时,含水层的压力在0.2~0.3 MPa之间,突水实际上是一个降压加速的过程,含水层压力骤降是突水发生的前兆,且突水通道进出口压力和流速是动态变化的,3个流场有机地组成一个不可分割的整体。撑子面处突水流体涡旋是层流向紊流过渡的空间响应,表明矿山突水存在流态转捩过程。通过进一步研究发现突水通道的导水性能越强,发生突水灾害时危害越大。研究结果可为反演确定合理的工程渗流力学参数和突水通道的几何结构提供参考。

基于小波神经网络的煤层底板突水非线性预测方法研究

针对煤层底板突水系统为一非线性动力学系统的特性,并在考察目前煤层底板突水预测方法的基础上,给出利用小波神经网络对煤层底板突水进行预测的可行性和优越性;阐述了小波神经网络的基本原理;提出和分析了基于小波神经网络的煤层底板突水预测模型及算法;并通过实例证明,应用小波神经网络解决煤层底板突水预测的可行性和优越性。研究及实践表明:小波神经网络的预测精度更高、更准确。

基于层状岩体渗流失稳条件的煤矿突水机理

利用分离变量法进行了层状岩体Forcheimer型非Darcy渗流系统的稳定性分析,从非线性动力学系统结构失稳的视角揭示了煤矿突水的机理.研究表明:矿井突水是由岩层的厚度、渗透特性、渗流液体的力学性质及边界压力共同决定的;当渗流系统的控制参量与边界压力满足一定的条件时,此系统失去稳定性,并引发突水灾害;当某岩层的渗透率比其他岩层低一个量级,而非Darcy流β因子比其他岩层高两个量级时,该岩层为渗流系统的关键层,其渗透特性对系统的稳定性起支配作用.

龙固煤矿采场底板突水因数与突水危害性分析

利用煤矿底板突水因数表述了层状岩体渗流失稳条件。根据龙固煤矿的岩层柱状图,运用RFPA2D软件计算了采场推进到25 m和50 m时底板岩层的应变分布,并利用渗透特性与应变之间的关系,计算了相应的底板突水因数。研究表明:岩层的破坏造成渗透率的增大、非Darcy流β因子和加速度系数的减小,从而使突水因数增大,突水发生的危险性增大;随着工作面的推进,底板的破坏范围扩大,变形也相应地增大,突水因数增大;当推进到25 m时,底板突水因数为95.1%;当推进到50 m时,底板突水因数为619%。

曹窑东井27080工作面非断层大型奥灰突水分析

从突水水源、导水通道、压力条件、采掘条件等方面分析了曹窑东井27080工作面非断层条件下煤层底板大型奥灰突水原因。分析表明:地下水径流条带的存在和底板有效隔水层厚度不足是导致奥灰突水的根本原因。奥陶系岩溶裂隙水是此次突水的水源;高水压为突水提供了动力条件;煤层底板薄弱区在水压与矿压的联合作用下经"撕裂"形成了导水通道;采掘活动是本次突水的诱发因素,也为突水提供了空间。指出随着采深增加,奥灰水压升高,突水危险性增加。提出了避免再次奥灰突水,做好物探查异、钻探查证和突水危险区注浆加固改造等方面的建议措施。

非均布高压水对采煤工作面底板隔水岩层破坏特征及其突水条件研究

针对深部煤炭资源开采严重受底板高承压岩溶水害威胁的现实问题,为进一步认识工作面底板岩溶水突出机理,有效评价和防范矿井突水灾害,确保矿井安全开采,从岩溶地质与岩溶发育的根本规律方面研究分析了底板高压水含水介质结构特征及高压水对工作面底板隔水岩层的作用力方式,提出高压水对其上覆隔水岩层具有非均布水压作用力的基本概念,并将非均布水压作用方式概化为4种基本类型。通过数学与力学理论分析和数值模拟计算,分析研究了不同类型非均布水压力对其上覆隔水岩层的破坏特征及其诱发突水的条件,得出非均布水压力对隔水岩层的破坏程度明显小于均布水压的重要认识。在相同的水压力条件下,不同的非均布水压作用方式,对其上覆隔水层的破坏程度有明显差异,在煤层走向上水压作用范围越大则底板破坏范围和深度越大,在煤层倾向上水压作用范围的大小对于底板破坏范围及程度的影响相对较小。

A矿采场底板突水危害性分析

根据A矿的岩层柱状图,运用RFPA2D软件计算了采场推进到25m和50m时底板岩层的应变分布,且利用渗透特性与应变之间的关系,计算了相应的底板突水因数。利用煤矿底板突水因数表述了层状岩体渗流失稳条件并判断隔水关键层位置.研究结果表明:岩层的破坏造成渗透率的增大、非Darcy流β因子和加速度系数的减小,从而使突水因数增大;随着工作面的推进,底板的破坏范围扩大,变形增大,突水因数增大;当推进到25m时,底板突水因数为95.1%;当推进到50m时,底板突水因数为619%.

基于非饱和区波形正弦度的涌流识别算法研究

提出了一种基于波形正弦度的改进算法来识别变压器励磁涌流和故障电流。该方法通过比较动态差流短数据窗波形覆盖面积的大小,来确定短路故障或励磁涌流下变压器的差流非饱和区短窗波形,并计算该短窗差流波形的非正弦度来识别励磁涌流和故障电流。理论分析及仿真实验表明该涌流识别方法在带故障空载合闸及变压器运行中发生故障时,能够正确开放纵差保护;在正常空载合闸时,能可靠闭锁纵差保护。

车网耦合作用下励磁涌流对机车变流器电流频谱的影响

电力机车或动车组的车载牵引变压器在过分相合闸和弓网离线后恢复供电均会产生励磁涌流,但对于励磁涌流作用下的变流器运行特性研究不够深入。首先,从时域上分析了励磁涌流的产生机理,指出涌流会使车载变压器一、二次侧电压发生跌落,恶化变流器的输入侧电能质量;从频域上推导了涌流的频谱表达式,指出涌流含有较大的低次谐波和丰富的高次谐波。其次,给出了励磁涌流与牵引网阻抗耦合引起牵引网谐振现象的机理,结合机车的瞬态电流控制策略,给出了包含涌流、牵引网、机车控制策略在内的车网耦合数学表达式。理论分析表明:励磁涌流的激励使牵引网电压畸变,在畸变的牵引网电压作用下,变流器输出电流的主要频谱分布含有与牵引网谐振点一致的非特征次频谱,该非特征次频谱分量能够维持牵引网持续谐振。最后,基于MATLAB/Simulink搭建了系统的仿真模型,验证了理论分析的正确性。

三相不同期合闸下变压器电磁暂态分析及对保护的影响

三相断路器经过长期运行后出现短时的三相合闸不同期,这在现实中是不可避免的。由于三相变压器三角形侧绕组的存在,使其在三相不同期合闸过程中会经历多个暂态过程,从而可能在剩磁较小的情况下也会导致铁芯的严重饱和,使差动保护误动作。在三相组式变压器模型的基础上,分析了三相不同期合闸的物理过程,对变压器合闸过程中的磁链进行了计算,并分析了产生磁链最大值的合闸情况以及漏抗对磁链的影响,发现漏抗在涌流的分析中不能忽略。分析表明,在三相不同期合闸的影响下可能出现二次谐波含量远低于传统值的情况。

南方电网直流输电工程换流变压器保护系统运行问题分析

基于南方电网中各直流输电系统,从最初完全由外方负责设计和制造的天广直流输电系统,到设备自主化率达60%以上的±800kV云广直流输电系统,介绍了换变压器保护各电气量和非电气量保护的功能、配置和硬件平台,并结合实例探讨了换流变压器保护的典型运行经验,如非电气量保护动作正确率有待提高、励磁涌流的不良影响及换流变压器保护与交直流系统保护的配合等,这有助于提高直流输电系统运行维护水平,并为未来直流输电工程实施、设计提供了有益的参考。

涌水采区煤巷内疏水系统的应用研究

以开滦(集团)有限责任公司林南仓矿业分公司2123工作面为背景,针对突水采区巷道工作面的特点,设计了地下水疏水系统方案。2123工作面疏水系统设计主要从地下水源的特点出发,一种是钻孔涌出的有压地下水,另一种是巷道围岩涌出的无压地下水,因地制宜地采取分类处理的方法,利用水力学的理论分析及解析计算,把高压地下水和巷道分散涌水综合考虑,两种不同形式产生的巷道涌水需要采用不同方式进行疏导,合理优化选取密闭水闸墙及输水管路的技术参数。为了确保工作面的安全生产,采取了"局部封闭+疏导利用"的综合设计方案。

断层突水非线性渗流-应力耦合研究

针对断层水突出日益严重的问题,为揭示断层水突出过程中流固耦合作用影响下突水不同时刻、不同阶段的承压水运移规律,在断层破碎带中应用非达西流动方程并考虑应力作用和孔隙水压力作用对断层带中岩石力学参数的影响,应用Comsol软件建立含水层-断层-工作面三个阶段的断层导通前后达西-非达西-自由流动方程,获得应力-水压力作用下断层水突出及流动机理。结果表明:非达西Forchheimer方程能有效模拟计算高水压高流速水流在断层中的流动过程;流固耦合作用对断层中的非达西流动特性影响较大,断层破碎带作为含水层和工作面的连接部,其在应力作用下的渗透性突变是断层突水形成的根源。

和应涌流对继电保护误动的分析及对策

通过采用波形对比法,查找和分析发电机差动保护误动的故障原因。介绍了和应涌流产生的机理、特征和非周期分量对电流互感器(TA)暂态饱和的影响。通过切磋减小或消除和应涌流对策的不同观点,结合现场实际,将发电机差动保护整定值由0.09pu调整至0.25pu,并对二次回路负载阻抗、TA伏安特性进行试验,检验TA伏安特性、TA精度和二次回路负载能否满足误差要求,用以减小系统突变时和应涌流对相邻设备继电保护装置的误动。

紧邻既有航站楼基坑工程降水设计及风险控制

杭州萧山国际机场扩建基坑开挖项目紧邻现有的航站楼,其中大面积的深基坑开挖势必会影响到机场的正常运行。为了使机场在施工阶段正常运行,本工程采用压力平衡理论中的基坑大面积开挖公式,验证了基坑底板抗突涌稳定性,得到抗突涌稳定性安全系数为1.1。根据基坑内外止水帷幕设计深度的不同,制订真空疏干井布置方案,提出降水井井身设计要求。参照国家规范和浙江地区规范的验算要求,测算因降水引起的地面沉降量,并据此设计了风险控制方案。同时,在确保基坑施工安全的前提下,保证现有机场航站楼的不停航运行。