特高压电网不等高差短导线的受力性能

目前中国的特高压电网技术得到了快速发展。然而,工程中常由于忽视对导线受力性能的分析而酿成绝缘事故。根据导线两端挂线点的空间位置,其连接方式可分为等高差导线连接和不等高差导线连接。为此,本文提出了一种计算不等高差短导线端子在不同方向上受力性能的经验公式。通过改变挂线点之间的水平间隔距离、竖直高度差两个因素,开展了不同空间布局组合状态下的导线端子的受力特性分析,提出了可供设计参考的导线端部力学分析公式。结果表明经验公式具有良好的工程适用性。导线两端的受力特性不仅与环境荷载有关,与导线型号、两端竖直高度差、两端水平间隔距离等因素有关。

基于LSTM神经网络的牵引站电气设备耦联体系地震响应预测

铁路牵引变电站中,软导线-电气设备耦联体系具有较强的几何非线性。为提升系统分析效率,提出一种改进的软导线-电气设备耦联体系地震响应递归预测方法。基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络与Dropout防止过拟合技术搭建了LSTM神经网络预测模型。建立了充分考虑软导线对相邻设备的耦联作用的软导线-电气设备耦联体系理论分析模型。为验证预测模型的泛化能力,筛选出了41条在峰值、频谱和持续时间上具有较大差异的地震波。并按照递归方案,将选取的地震波以及软导线-电气设备耦联体系理论分析模型计算所得的位移响应,进行滑动切片处理,建立模型输入特征与输出响应标签的映射关系。在此基础上,利用该LSTM神经网络预测模型开展了软导线-电气设备耦联体系设备的地震位移响应预测,并采用多个评价指标进行较为全面的模型性能评估。研究结果表明:LSTM递归预测模型具有良好的地震响应预测性能,搭配Dropout技术能够有效防止模型训练过拟合,提高模型适应能力。对于差异较大的地震波数据,均能够快速预测出误差较小、相关度较高的地震响应,具有较好的准确性、高效性与泛化能力。所提方法能够较高效准确地预测任意时刻的软导线-电气设备耦联体系地震响应,为铁路牵引变电站抗震设计提供新的研究思路。

基于CNN-LSTM模型的绝缘架空导线局部放电识别研究

绝缘架空导线相较于传统的裸露导线具有更好的绝缘性能,但当其掉到地上或被树枝等异物击中时,不会引起过电流,这使得标准保护设备往往难以检测到这些故障,而此类故障通常会引起局部放电(PD)现象。提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长期短期记忆神经网络(LSTM)的PD模式识别算法。该算法通过映射加权和学习参数矩阵赋予LSTM隐含状态不同的权重,从而减少历史信息的丢失并加强重要信息的影响作用,最终实现对PD活动的检测与识别。在VSB公开的ENET数据集上,提出的方法对正常类型和故障类型的识别精度分别达到了90.44%和90.33%,并与多种算法进行了比较,结果表明所提出的方法具有更高的识别精度。

典型植被触400 V架空线路故障引燃试验分析

为了研究植被触低压配电线路故障是否会威胁林区防火安全,搭建了一个400 V架空线路植被触导线故障模拟试验平台,选取了林区常见的雪松和凤尾竹作为典型的植被样品,同时为了补充试验数据,还增加了葎草和爬山虎进行试验。通过分析故障时流经植被的泄漏电流、植被的温升现象和植被表面的炭化痕迹来研究低压配电线路与不同类型植被接触引燃的可能性。研究表明:雪松触单相导线故障无明显温升现象;含水率高的凤尾竹触单相导线故障温升明显,故障点附近有明显的炭化痕迹,最高温度达到95.3℃时,最大泄漏电流为180 mA;电流的热效应在故障点累积,导致该区域的温度上升和水分蒸发。随着含水率的降低,水分蒸发对植被阻抗的影响逐渐增大,进而导致泄漏电流下降,最终使温度降低直至室温,因此,植被不会自燃,也无法通过电弧引燃附近易燃物,说明低压配电线路植被触单相导线故障不会威胁林区的防火安全。特殊情况下的凤尾竹跨接两相导线故障以及葎草和爬山虎跨接两相导线故障温升明显,且伴有放电现象,在一定条件下,可发展为相间短路,产生的短路电弧会引燃故障点附近的易燃物,威胁林区防火安全。研究结果对穿越林区的低压配电线路预防山火具有重要意义。

短导体对水平接地极冲击特性的影响

冲击接地实验研究表明,在放射状的水平接地极上合适位置添加短导体后能使接地极周围的时变电场趋于均匀分布。本文针对短导体的布置方式展开研究,采用时域差分思想和多物理场有限元分析相结合的仿真方法,以单根水平接地极和添加短导体后的水平接地极为研究对象,从屏蔽效应强弱的角度分析了7种结构接地极的冲击特性。结果表明:在水平接地极上布置短导体时存在弱屏蔽区域,在弱屏蔽区域之外短导体受端部作用影响较大;同种短导体结构接地极的屏蔽效应随着注入电流幅值的增加而增大;在短导体长度与接地极的长度比为1/30的情况下,短导体间距与接地极长度的比例在10%~15%之间时较其他结构的接地极中部散流值比例较大,屏蔽作用较弱。

基于地中电场分布的针刺式接地装置结构参数优化

已有的研究结论表明,在接地极上添加“针刺状”短导体可有效改善接地装置的冲击接地性能。建立了接地极冲击特性有限元模型,分析了端部效应、电流屏蔽效应对地中电场分布的影响规律,系统地研究了所添加的短导体长度及相邻短导体之间的间距对接地极周围土壤火花放电区域与冲击电阻的影响,并对仿真结论进行了试验验证。研究结果表明,短导体长度主要受接地极本体的火花放电及接地极与短导体之间的电流屏蔽效应的影响,所添加短导体的长度宜为0.5～1.0 m;相邻短导体之间的合理间距主要受接地极与短导体之间、相邻短导体之间的电流屏蔽效应的影响,短导体长度为0.5 m时,其相邻间距宜为0.5～0.8 m;短导体长度为1.0 m时,其相邻间距宜为1.0～1.6m;综合考虑,短导体布置间距可取为短导体长度的1～1.5倍。

杆塔接地装置的冲击阻抗建模及应用

杆塔冲击接地阻抗是输电线路雷击跳闸的主要影响因素之一,在我国的山地、丘陵地区,杆塔冲击接地电阻往往较高,使得线路跳闸事故频发。该文基于有限元与电路理论结合的方法,通过试验探究了广东地区典型土壤的冲击特性,建立了精确的输电线路接地暂态模型,基于该模型探究了地表下存在岩层区的输电杆塔冲击降阻优化方法。研究结果表明,对于地表下存在岩层区的接地装置,使用外引射线配合针刺短导体以及外引射线配合垂直接地极有着较好的优化效果。其中,外引射线配合针刺短导体时,针刺长度为射线的3%~6%、针刺间距为射线的10%~14%时降阻效果最好;外引射线配合垂直接地极时,垂直接地极布置于射线最外端时降阻效果最好。研究结果可为山区杆塔接地改造和优化提供参考和理论支持。

变压器绕组导线对抗短路能力的影响

阐述了绕组导线规格对变压器短路时辐向力的影响,并提出了几点措施。

避雷线分流系数现场实测研究

提出一种能够在现场直接测试避雷线分流电阻的方法,建立了计算避雷线分流系数的实用数学模型,并对建立的数学模型和实测及相关数据进行分析、计算,推导出了较为实用的、简便的计算避雷线分流系数的近似计算式。计算结果表明:所测变电站接地网的接地电阻Rg越大,避雷线分流系数Ke1越大;否则,Ke1就越小。而避雷线分流系数Ke1,线路前10级杆塔接地电阻平均值Rav,线路平均档距Lav越大,避雷线分流系数Ke1越小;否则,Ke1就越大。

避雷线绝缘架设对变电站地网分流系数影响的研究

地网分流系数反映了变电站接地系统对短路电流的分流能力,变电站地网分流系数的合理选择是变电站接地安全设计的基础。变电站内发生短路故障时,短路电流主要通过变电站地网和避雷线-杆塔接地系统分流,融冰避雷线绝缘架设后,输电线路杆塔无法参与到短路电流的分配,从而影响变电站地网分流系数,因此有必要针对避雷线绝缘架设后地网分流系数进行研究。本文利用ATP-EMTP建立避雷线绝缘架设前后变电站短路仿真模型,分析了避雷线绝缘架设前后地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路数、避雷线型号对地网分流系数的影响,同时提出了降低地网分流系数的方法。研究结果表明,避雷线绝缘架设后地网分流系数增加10%~40%左右,避雷线绝缘架设前后地网分流系数与地网接地电阻、杆塔接地电阻、进出线回路、避雷线型号相关,并且二者的变化趋势并不相同。避雷线绝缘架设后,在变电站出口处6~8基杆塔处设置临时接地点,地网分流系数可以有效降低18%左右。

换位导线在提高大型电力变压器抗短路能力中的应用

验证了换位导线在大型电力变压器抗短路能力上的优势。

含限流器的电力系统断相加短路故障计算相补偿法

基于多端口网络理论,提出采用相补偿法进行含固态限流器的电力系统断相加短路故障计算。该方法可以方便地模拟断相加短路故障中固态限流器以及短路点接触电阻的影响,避免了序坐标下复杂的序网连接。算例分析验证了该方法的有效性。

电力系统故障分析中故障端口开路电压的计算

在不修改故障前原网节点阻抗参数矩阵的条件下,研究了电力系统故障分析中横向故障和纵向故障端口开路电压的计算方法。根据横向故障端口开路电压的物理意义和叠加原理,在已知电力系统内各发电机电势幅值和相位角或已知各发电机电势幅值相等、相位角相同的条件下,推导出计算横向故障端口开路电压的方法。根据纵向故障端口开路电压的物理意义、网络等值方法和叠加原理,在已知电力系统内各发电机电势幅值和相位角或已知各发电机电势幅值和断相支路两侧等效电源相位差的条件下,推导出计算纵向故障端口开路电压的方法。文中的计算方法可满足各种情况下电力系统故障分析计算的需要。

架空导线允许短时过负荷时间和载流量计算模型研究

利用导线短时过负荷条件下的动态热平衡方程,在对导线增加电流负荷后,计算导线最高允许温度对应的允许过负荷时间,并以广东地区夏季典型气象条件为例,对比分析了不同规格的钢芯铝绞线(ACSR)最高允许温度、允许过负荷时间、载流量增量之间的规律。

干式变压器箔绕导体三维涡流场与附加损耗的数值仿真研究

针对干式变压器箔绕导体具有面积大、厚度薄和激励与感应电流共存的特点分析,建立了绕组三维涡流场与等效电路计算模型,并利用场—路耦合方法对铜箔和铝箔两个方案的绕组涡流场、短路阻抗与附加损耗等性能参数进行了数值验证和优化分析。计算结果表明了方法的合理性,并由此获得了绕组漏磁场、导体涡流损耗分布规律和优化设计方案,为干式变压器设计和预防局部过热提供了一种有效的分析方法。

计算线路断相加短路故障的新方法

本文在常规的故障分析方法中引入补偿原理、迭加原理和互易定理,提出了一种无需修改原网各序节点阻抗(或导纳)阵,快速计算互感或无互感线路断相加短路故障的新方法。经实例计算表明,文中算法正确、有效。

断相加短路故障计算的等值双端电源相分量法

提出了一种含有固态限流器的电力系统断相加短路故障计算的等值双端电源相分量法。首先,给出一种新的断相加短路故障的模拟方法。该方法在相坐标下,通过在虚拟故障端口与大地之间连接一条阻抗支路模拟固态限流器和短路故障,在虚拟端口之间连接一条阻抗支路模拟断相故障。然后,基于二端口网络理论,将复杂网络简化成仅含有2个节点的双端电源等值电路,利用相序变换技术,在相坐标下将断相加短路故障模拟成等值的双端电源节点之间的连接。所提方法的主要特点在于:可方便地计及固态限流器和故障点的接触电阻的影响;取消了复杂的序网连接。算例表明:该方法是分析含有固态限流器的电力系统断相加短路故障计算的一种有效的方法。

架空导线短时过负荷能力理论及试验研究

提出一种架空导线短时过负荷计算模型,并通过试验对计算模型进行验证,结果表明理论计算值与实测值相差不多。架空导线负荷的变化和温度的上升存在滞后效应,因此在不超过导线允许温度范围内,可进行架空导线的短时过负荷运行。短时运行的过负荷量和时间可由计算模型给出,由此为架空导线短时过负荷运行控制提供决策依据。

变结构电力系统中线路断相加短路故障的快速计算

基于补偿原理,建立起变结构电力系统中线路断相加短路故障的各序网通用计算模型;根据叠加原理和互易定理,提出了可适应电力系统拓扑结构变化,快速计算变结构电力系统中线路断相加短路故障的新方法。实例计算表明,文中算法计算速度快,结果精确。

架空线—GIL混合系统短路电流分布特性研究

由于采用管道密封绝缘输电,GIL系统受地形、天气和外界环境干扰较小,采用架空线—GIL混合系统输电会变得越来越普遍。当混合系统短路故障时,其电流分布将异于正常输电线路。为了明晰混合系统短路电流分流问题,文中首先建立了架空线—GIL混合输电系统模型,通过开关闭合操作模拟设置输电侧导线发生接地短路故障,GIL管廊内三相导线电流的增强倍数在1.01~2.08倍之间,且当发生三相接地短路故障时的电流增强倍数最高;设置GIL管廊内部导线发生接地短路故障,GIL管廊内三相导线电流的增强倍数在1.05~21.58倍之间,同样,当发生三相接地短路故障时的电流增强倍数最高,为GIL输电系统的安全性设计提供了技术支撑。