基于PMAC控制的电火花放电间隙检测电路试验研究

在电火花加工研究中,放电间隙的检测是重要的研究内容之一。本文根据放电间隙平均电压检测原理,设计了基于可编程多轴运动控制器(PMAC)的电火花铣削加工数控机床放电间隙平均电压检测电路,并对其进行了试验验证;同时,研究也证明其可降低软件编程的复杂程度,从根本上提高了产品的加工质量。

棒/球-板长间隙的电场分布特征与操作冲击放电电压预测

空气间隙的电场分布是决定其绝缘强度的重要因素,建立电场分布特征与放电电压的关联性是实现绝缘计算的关键.该文针对棒-板和球-板长间隙,提出一种空间电场分布表征方法,对电场有限元仿真结果进行后处理,从极间路径和锥形场域中提取66个特征量.建立基于最小二乘支持向量机的预测模型,以电场分布特征集和放电电压作为输入和输出参数,通过改进灰狼算法对模型进行参数优化,利用最大信息系数法进行特征降维.采用该模型对棒/球-板长间隙进行标准操作冲击放电电压预测,算例结果表明,测试样本预测值与试验值较为吻合,最大相对误差为8.3%,平均绝对百分比误差为3.2%.研究结果可为实现空气间隙绝缘计算提供参考.

特高压输电线路带电作业组合间隙的放电机理

带电作业已成为输配电线路检测、检修和改造的重要手段,作业人员进入等电位过程中组合间隙的放电特性一直是确定作业人员安全的关键依据。为确保带电作业的安全可靠,探讨了带电作业组合间隙的放电机理;在大量实验分析的基础上,结合输电线路真型塔组合间隙放电实验数据,通过电磁场仿真计算,分析了作业人员进入等电位过程中的电场和电位分布特性,以及作业组合间隙放电的特征;提出了适用于特高压输电线路带电作业组合间隙放电的Rizk修改模型。仿真和实验结果表明,组合间隙最低放电点的位置主要由作业人员对表面电场畸变和放电发展过程的影响决定。

电压互感器二次回路接地研究

针对电网内发生的电压互感器二次回路两点(多点)接地导致继电保护装置误动作的问题,结合近两年发生的事故案例进行分析,发现防护装置的选型未有明确的参考标准。据此,结合当前实际,提供了一种基于持续运行电压的实用选型方法,可较好地解决此类问题。

长间隙放电综合观测系统的建立

为进一步深入研究长间隙放电机理和特性并以其模拟雷击放电,采用光学成像、传感、数据采集等最新技术和仪器,初步建立了一套由高速摄影仪、冲击电压分压器、Rogowski线圈电流测量仪、集成光波导暂态电场测量仪、普通摄像机等组成的长间隙放电综合观测系统,并详细介绍了该观测系统的结构及各观测手段的技术原理和特点,给出并讨论了3m棒板间隙正极性操作冲击放电过程典型观测结果。研究表明:与传统观测手段和系统相比,作者建立的观测系统具有光学图像清晰直观、观测和测量速度快、抗干扰能力强、信息数据量更加丰富等优点,可作为长间隙放电研究的重要观测手段。

矿用高压电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布及影响因素分析

为了全面掌握电缆绝缘中气隙缺陷处电场分布的影响因素及规律,以矿用高压XLPE电缆为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立了包含气隙缺陷的电缆结构模型;在对绝缘中气隙的形状、尺寸与电场强度的关系进行理论分析的基础上,仿真研究了气隙的形状、尺寸、位置及绝缘层厚度对气隙中电场分布规律的影响。结果表明,4种不同形状的气隙中,椭圆柱体气隙缺陷处的电场强度最大,且垂直于绝缘中电场方向的气隙长度越大,气隙中电场强度越大;对于气隙尺寸,r值越大,气隙处电场强度越大,而气隙大小的变化对气隙处电场强度的影响并不大;对于不同半径的气隙,随着气隙距离导体屏蔽层距离的增大,气隙处最大电场强度均先增大后减小;对于给定尺寸的气隙,随着绝缘层厚度的减小,气隙中电场强度与绝缘中电场强度均相应增大。这些结论为气隙缺陷局部放电等相关研究奠定了基础,同时也为电缆的运行与维护检修提供了技术指导。

空气间隙的储能特征与放电电压预测

通过数学计算而非试验研究获取空气间隙的放电电压是高电压工程领域长期以来希望达到的目标。为此,基于绝缘击穿缘于储能越限的物理思想,提出了一种空气间隙放电电压预测的新思路:将复杂的空气放电过程研究前移至间隙结构储能状态及其影响因素研究,从电场分布、冲击电压波形两个方面定义了表征空气间隙储能状态的特征集,采用支持向量机(SVM)建立了空气间隙的放电电压预测模型。利用该模型,成功实现了不同间隙长度的棒-板、棒-棒长空气间隙在不同波前时间的正、负极性操作冲击电压作用下的50%放电电压预测,4组测试样本预测结果的平均绝对百分比误差分别为3.6%、3.25%、3.5%和3.8%。该方法有助于推进电气外绝缘的数字化设计,可为构建"计算高电压工程"学科体系提供参考。

雷电下直流运行电压对输电线路上行先导起始与发展特性的影响

在分析上行先导发展过程时,许多仿真模型虽在一定程度上考虑了直流运行电压的影响,但其依据主要由棒-板间隙下的试验结果、热力学及电磁学间接外推所得,其适用性并未得到验证。为此,在昆明国家特高压试验基地,就直流运行电压对输电线路上行先导起始与发展特性的影响展开了试验研究。经过仿真分析,设计并采用7m的板棒-导线间隙,并对该间隙施加最高达4MV的200/2 000μs负极性冲击电压,对导线施加最高达800kV的正极性直流运行电压,以此模拟了雷电下的上行先导起始与发展情况。采用最高拍摄速度为1 000 000帧/s的高速摄像机对放电过程的形态进行了观测,同时利用频率响应范围为0～6.5MHz的同轴分流器进行了电流测量。通过数百次试验发现,当线路上施加500kV正极性直流运行电压时,上行先导起始时间提前了21μs,平均发展速度增加了0.3cm/μs,这一结果说明,负极性雷电下较高的正极性直流运行电压有助于导线上行先导的发展。最后,进行了输电线路模拟试验,试验结果说明,负极性雷电下正极性直流运行电压能使导线上行先导的起始时间提前,甚至早于地线;同时正极性直流运行电压也会使导线上行先导的发展速度增加,从而使它对下行先导的截击概率增大,增加了线路绕击的可能性。

长间隙中操作冲击电场测量的研究

简介了自由电位式二维暂态电场传感器的结构和标定方法。设计了当施加操作冲击电压时,在长空气间隙中,用该传感器进行电场测量的实验。定量测量了有先导出现时间隙中电场的时空变化。通过对间隙中暂态电场的测量,定性得出了先导的变化特性。测量结果与文献中的有关理论相符。

操作冲击下特高压酒杯塔边相空气间隙放电电压预测

准确获取空气间隙的放电电压是高电压工程领域长期追求的目标,开展放电电压预测研究具有重要的工程意义。基于数据驱动的思想,以750 kV同塔双回输电线路和1 000 k V交流紧凑型输电线路杆塔空气间隙为训练样本,通过电场计算获取了间隙的空间电场分布;然后从高压端金具到塔身的最短路径上提取电场特征量作为输入量用以表征间隙结构,并采用支持向量机建立了杆塔空气间隙标准操作冲击放电电压预测模型;最后对1 000kV酒杯塔边相空气间隙的放电电压进行了预测。与放电特性试验结果对比表明:4～8 m长间隙放电电压预测值的最大误差在10%以内,平均绝对误差为3.66%,并验证了预测方法的有效性。该方法以多种杆塔结构空气间隙放电试验数据为基础,利用机器学习手段预测得到了另外一种杆塔间隙的放电电压,为获取输变电工程间隙的放电电压提供了一种新的思路。

高压开关柜内部气隙放电模型及其电场分析

针对高压开关柜中典型的内部气隙放电,建立内部气隙放电有限元分析模型.通过气隙处电场分析,得到该模型的电晕起始电压和电晕层厚度,并研究气隙模型参数对内部气隙处电场分布变化的规律.在此基础上,研制出内部气隙放电模型实物,并搭建高压开关柜局部放电模拟试验平台,测量内部气隙放电模型的电晕起始电压.结果表明:实验结果与仿真结果相近,证明模型有限元分析及实物研制的一致性.