面向数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器及其高密度集成

该文提出适用于数据中心48 V供电系统的混合型母线变换器电路拓扑及其高密度集成方法,通过在开关电容变换器中嵌入自耦变压器和LLC谐振变换器,大幅增加开关电容变换器的降压比,且利用矩阵式变压器结构实现变换器输出电流能力的大幅提升。基于所提出的混合型母线变换器,进一步提出其高密度集成方法,综合采用磁集成、绕组集成等方式,实现变换器功率密度和效率的提升。研制40~60 V输入、变比8:1、输出电流100 A、开关频率1 MHz的八分之一砖模块,功率密度达到1.704 kW/in3,最高效率达到97.9%。

多间隔信息融合的母线保护电流互感器断线再开放策略

对于电流互感器(CT)断线后发生金属性故障的情景,现有母线保护采取的闭锁差动保护动作方式将会引发多个变电站停电。此外,当母线区内发生高阻接地故障时,现有母线保护判据可能会将其误判为CT断线故障,不利于电力系统的安全稳定运行。针对这一问题,提出了一种母线保护CT断线再开放策略,该策略基于断线间隔与非断线间隔的零序电流变化量对负荷波动和故障进行区分,并基于非断线间隔的差流有效值和间隔失灵保护信息对区内外故障进行判别。实时数字仿真系统仿真结果验证了所提CT断线识别判据和再开放策略的正确性。

海上风电低频输电系统快速母线保护

海上风电低频输电系统母线故障后,换流器型电源等效电势与阻抗因控制的切换与调整过程,不再像传统电网可视为恒定。文中理论分析了母线电流差动保护适应性,明确故障控制策略对差动保护灵敏度的影响方式。利用母线区内外故障所对应的故障等效模型不同,提出基于时域全量模型识别的母线保护。该保护原理反映被保护元件自身拓扑的变化,理论上具有不受电源特性影响的优势,同样适用于其他换流器型电网。同时,所提保护在时域中实现,不存在相量提取问题,动作速度快。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,验证了所提母线保护的可靠性和快速性。

基于动态级联自抗扰的交流微网直流母线稳压控制

为解决交流微网DC-AC变换器受到外界扰动影响而导致控制效果不佳以及直流母线电压振荡现象的问题,设计了一种动态级联自抗扰稳压控制策略。首先,在初始状态观测器的基础上引入了新的观测器,形成级联观测器线性自抗扰控制结构,并且设计动态调节因子对观测器增益参数进行在线优化调节。其次,在扰动观测器的基础上给出动态因子的优化整定范围,并根据跟踪性能和抗扰性能的频率特性曲线对系统的抗扰性和稳定性进行了理论分析,说明了观测参数与控制参数对系统综合性能的影响,并得到最优参数的整定范围。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建交流微网的数字仿真实验模型,并设计多种仿真工况,将所提控制策略与其他控制策略进行对比验证。证明了所设计的控制策略的正确性和优异性,说明了所提控制策略具备较好的电压振荡抑制能力,提高了电压稳定性。

涂层传热性能对母线散热能力影响分析

为提升电力开关柜散热性能、提高供配电稳定性,本文依据传热学基础理论对电力开关柜传热过程进行分析,采用溶液共混法成功制备了适用于电力开关柜母线散热的涂层材料,并基于电磁-热-流多物理场耦合原理构建了电力开关柜涂层-热分析模型,结合母线负载电流计算理论,从涂层热导率、发射率等方面对涂覆散热涂层前后的电力开关柜传热特性进行分析。结果表明:涂层热导率相比于涂层发射率对母线温升影响较小,母线表面涂覆涂层之后,B相母线表面发射率由0.2增大到0.846时,三相母线最大负载电流与未涂覆相比提升18.75%。

计及总损耗功率的电动汽车母线电容主动快速放电方法

针对电动汽车遇到碰撞等紧急情况时,高压驱动系统母线电容电压需迅速降到安全电压(60 V),而传统基于PI控制的母线电容主动放电方法存在鲁棒性差、放电时间长和安全性低的问题,提出一种计及总损耗功率的电动汽车母线电容快速放电方法。首先,建立以永磁同步电机绕组作为泄放电阻的母线电容能量流动模型,将逆变器损耗、电机绕组铜耗、电机电感储能等损耗作为总损耗,利用扩展滑模观测器(ESMO)对总损耗功率进行估算,并通过Lyapunov稳定性理论对ESMO的稳定性进行了证明。然后,将观测的总损耗功进行前馈补偿,从而使母线电压快速降低并稳定在安全电压。仿真和实验结果表明,与现有主动放电方法相比,所提放电方法不仅显著减小了放电时间,而且提高了快速放电的鲁棒性和安全性。

特高压直流输电工程中性母线开关故障处理策略优化

特高压直流输电工程采用双极共用接地极设计,一个极故障闭锁后需通过极隔离操作实现故障极与运行极的隔离。极隔离操作过程中,如果极中性母线开关发生故障无法分开导致极隔离中断,需配置极中性母线开关故障处理策略继续完成极隔离。根据不同直流故障时对应的工况,分析了中性母线开关故障处理策略存在的不足,基于故障特性优化了故障处理策略,最后通过RTDS仿真试验验证了策略优化的有效性。

35 kV双母线双分段接线结构检修看板的制作与应用

1问题提出35 kV双母线双分段供电系统结构复杂,尤其是35 kV双母线的双分段开关柜及其隔离柜区域接线结构更加复杂,倒闸操作及检修作业安全风险高。假设对35 kVⅠ、Ⅱ段母线系统进行设备检修,则35 kVⅠ、Ⅱ段母线系统设备需停电并做相应的安全措施,但位于35 kVⅠ、Ⅱ段母线系统区域的35 kVⅠ、Ⅲ分段开关柜内的部分设备因带电而不能检修,且带电运行的35 kVⅢ、Ⅳ段母线系统区域的35 kVⅡ、IV分段隔离柜也需要检修(当35 kVⅢ、V段母线系统检修,35kVI、Ⅱ段母线系统运行时,同理)。

35kV单母线分段变电站母线故障处理

本文以某公司一起35kV单母线分段变电站的停电故障为例,分析停电故障中各继电保护和备自投装置的动作情况,确定变电站停电故障原因。根据故障原因和变电站继电保护配置情况,提出三种不同的35kV母线故障的预防方式和改进措施,旨在为相关人员提供参考。

虚拟母线式多端无线能量互联系统混合式多线圈结构设计与效率优化

在面向区域型电能互联应用的虚拟交流母线式多端无线能量互联系统中,双极型线圈较低的耦合系数会导致母线侧线圈损耗过高,系统效率偏低。为此,该文提出一种混合式线圈结构,即利用平面方形线圈替代原来单一式结构中的部分双极型线圈,在保证多线圈交叉解耦的前提下提高耦合系数。在该结构的基础上,对系统参数展开优化设计。基于线圈拆分与等效的思想,提出一种统一化线圈建模方法,以此获取最大效率下线圈匝数、补偿电感和母线电流幅值的最优取值。最后,搭建四端口原理样机验证所提线圈结构和参数优化设计的有效性,优化后的系统其在不同运行模式下的效率均提升8%以上。

基于磁流体稳定性提升的电解槽母线改造研究

磁场是电解槽磁流体稳定性的决定性因素,本文对铝电解槽的磁流体稳定性进行研究,通过采用自均衡网络化母线技术降低电解槽垂直磁场,改造后的垂直磁场平均降低47.5%,且四个象限磁场强度分布均匀。通过瞬态磁流体模型及流动场稳定性分析验证,500s左右后电解槽可自行恢复稳定状态,界面变形减小1.2cm,证明采用自均衡网络化母线技术后的电解槽自平衡能力及抗波动能力均得到增强,从而节省直流电耗150kWh/t-Al。

特高压GIS用磁环型阻尼母线VFTO抑制性能试验研究

GIS中的隔离开关在操作过程中由于断口重复击穿会产生特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)。VFTO幅值高、波前陡,严重威胁电气一次绝缘,并会产生电磁干扰问题。目前,实际工程中除采用带投切电阻的隔离开关抑制VFTO外,还可以采用磁环型阻尼母线对VFTO进行抑制。为了保证GIS的可靠性,磁环型阻尼母线抑制性能的优劣至关重要。为此,亟需研究提出一种在试验室进行磁环抑制效果的评定方法。文中针对磁环型阻尼母线的抑制性能,设计了专门的抑制性能试验回路,该试验回路中主要包含套管、阻尼电阻、放电间隙、磁环型阻尼母线、GIS短母线、VFTO传感器以及VFTO测量系统。该试验回路的额定电压为1100 kV,回路中的套管和母线可承受的额定工频电压为1100 kV,阻尼电阻的阻值为560Ω或1500Ω,放电间隙可以通过电极间距的调整产生不同等级的放电电压值和放电陡波,陡波上升时间可以达到30 ns。应用该试验回路在试验室进行模拟试验的方法检验磁环型阻尼母线的抑制效果,试验结果表明,该试验回路可以完成磁环型阻尼母线抑制效果的检验,可以定量地给出抑制效果的优劣。该方法可以推广到其他电压等级的GIS产品中,有助于推动实现磁环型阻尼母线的工业化设计、制造及检验。

基于ANF的共直流母线OW-PMSM低次谐波抑制研究

针对共直流母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)非线性因素引起的低次谐波,采用基于最小均方(LMS)算法的自适应陷波器(ANF)对系统中3次、5次、7次谐波进行抑制。首先,分析了OW-PMSM中低次谐波产生的机理;然后,借助Matlab/Simulink探讨了120°解耦调制策略消除逆变器侧调制引起的零序电流,研究了ANF提取系统中相应频次的谐波,将提取的电流谐波补偿到电流环中;再次,抑制了由非线性因素等引起的低次谐波;最后,仿真及试验结果表明,采用ANF后系统中3次、5次、7次谐波含量明显降低。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在GIS环保型母线中的应用研究

文章对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的特性进行研究,并对其制气方法和混合比测试方法进行了理论分析和应用,在此基础上进行了型式试验验证,为后续在某变电站110 kVGIS环保型母线中的实际应用提供了佐证和试验支撑。研究表明,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体能正常满足环保型母线的应用,研究结果可为新型环保GIS设备的研制和应用提供参考。

电气工程中封闭母线安装技术研究

本文对电气工程中的封闭母线安装技术进行了深入探讨。首先,从技术基础入手,明确了封闭母线的定义、分类、主要组成部分及其工作原理。其次,详细描述了封闭母线的安装技术和安装过程中的关键技术,并对技术标准与规范进行了阐述。最后,对封闭母线的性能进行了测试与评估,从测试方法和实际应用效果两方面进行探讨。本文旨在为电气工程领域提供一个完善的封闭母线安装技术参考。

《金刚石线母线钢丝》的标准研究

介绍制定行业标准《金刚石线母线钢丝》的任务来源、工作程序和编制准则,对标准中10个章节的主要条款进行解释说明。标准主要内容包括术语与定义、标记方法、订货内容、尺寸外形长度及允许偏差、技术及性能要求、试验方法、检验规则、包装标志、贮存与运输、质量保证书。行业标准制定与发布,避免了用户与下游客户之间质量异议,规范生产、销售、使用的秩序。

基于多源信息的变电站母线自愈装置

在变电站中每个设备的保护装置都是相对独立的。目前应用较多的也是单独的备自投装置,实现进线、主变、分段备投功能,电力企业、高校、设计单位等大多集中在多电源进线备投、带小电源接入备投、串供备投等方面开展研究,但针对单线或双回线供电的110 kV变电站。

适用于MMC-MTDC的母线侧故障分析及保护策略

柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法,并分析了母线侧单极接地故障和极间短路故障的故障特征,在此基础上设计了一种适用于多端柔性直流输电网的故障判别方案和保护措施。该判别方案通过故障启动判据、故障区域判别和故障类型判别3个模块进行故障判定,采用了故障电压瞬时跌落值与系统电压之差及故障线路电流值作故障特征量,整套判别方案不受其他元件参数、故障位置等因素的影响,将Spearman相关性分析与传统电气故障区域判别相结合,准确判定系统区内外故障的同时,解决了故障区域判别中受线路各参数干扰导致误判的问题,仿真测试验证了本保护方案的可行性。

40.5 kV开关柜母线套管受潮后绝缘性能试验研究

开关柜绝缘件在湿热环境中长时间运行易出现受潮使绝缘性能下降,进而导致柜内出现局部放电和闪络故障,严重影响设备的稳定运行。文中针对一起典型的40.5 kV开关柜母线套管受潮后局部放电故障,对受损程度不同的母线套管开展绝缘性能试验研究,比较了绝缘件烘烤试验前后的电气性能和材料性能。试验结果表明:局部放电量、绝缘电阻、玻璃化转变温度均能反映套管的受潮程度,该套管烘干后的绝缘电阻由MΩ量级增至100 GΩ量级,局部放电量显著降低,材料的玻璃化转变温度降低,且不同试样因受潮的程度增加而增大;放电烧损的套管其绝缘性能受损,局部放电量已不能反映受潮程度,但绝缘电阻、玻璃化转变温度能反映其受潮程度。该结果可以为开关柜绝缘件受潮故障分析和诊断提供支撑,进一步证明了开关柜除湿、局部放电检测对提高开关柜运行可靠的重要性。

交流罐式洁净空气绝缘开关设备中弹簧触指及三相母线的发热功率计算和分析

罐式洁净空气绝缘开关设备是理想的环保开关升级解决方案,相较于箱式结构产品,其绝缘性能更优,但是其大电流发热温升问题仍较为突出。文中结合一种40.5 kV罐式洁净空气绝缘充气柜产品,从降低发热功率角度对其弹簧触指电连接和三相母线进行了建模和比较计算。采用有限元法建立了一种V字形弹簧触指电连接模型,计算了交变电磁场对并联触指分流的影响,比较了双弹簧触指和单弹簧触指的通流和功耗差异,量化计算了触指材料对发热的影响,确认了一种优选的钴青铜双触指电连接方案。通过建立三相母线的三维电磁场模型,研究了集肤效应和邻近效应对三相导体发热功率的影响,比较了可选的铝合金材料,确认选用一种高导电铝合金空心导体作为优选的设计方案,并计算比较了母线导体的交流电阻和直流电阻差异。文中所得结论和建模仿真方法,对交流大电流环保电器产品的触指及导体设计具有指导意义。