柔性石墨接地材料工频热稳定性能试验研究

针对电力系统中广泛使用的金属接地材料在运行中存在的腐蚀严重、运维费用高等问题,新型耐腐蚀型柔性石墨非金属接地材料成为一个较为热门的研究方向。柔性石墨接地材料的电气及热特性与传统的金属接地材料差异较大,其在工频电流下的热稳定性能也与金属材料有所区别,成为了制约柔性石墨接地材料截面选取以及结构设计的主要因素。为了得到较为准确的柔性石墨接地材料热稳定性能,文中针对柔性石墨接地材料在不同短时工频电流作用下的电气及热特性变化展开实验研究,获得了相应的热稳定温度阈值和热稳定系数参考值。研究结果表明:柔性石墨接地材料最高允许工作温度(即热稳定温度阈值)约为300℃,与传统金属接地材料较为接近;而其热稳定系数约为2.94,相比金属接地材料较低,因此在设计接地体时,柔性石墨材料的接地体截面应超过金属接地材料接地体截面,才能保证通流容量满足实际需要。

地外天体采样柔性智能化系统设计与应用

地外天体的采样是未来深空探测领域的重要发展方向。与近地轨道任务不同,地外天体采样在任务执行期间通常会受通信时延大、能源有限以及非结构任务执行环境等多方面因素制约,一方面地面系统无法实时支持,需要航天器具有较高的自主能力,但另一方面航天器上系统计算资源有限,任务环境有较高的不确知性,导致航天器上全自主设计复杂且可靠性低,在很大程度上仍需要地面系统决策支持,两方面相互矛盾影响并阻碍了任务的顺利实施。针对此,通过分析地外天体采样系统及其对人工智能技术的需求,设计构建了基于人工智能技术的地外天体采样柔性系统,系统支持通过柔性配置航天器和地面系统在任务执行过程中的任务功能模块,从而逐渐实现航天器高自主能力提高任务执行效率。该系统通过“嫦娥五号”采样封装专项试验得到了验证和应用,验证结果显示:在该系统支持下可显著提高采样任务执行效率和可靠性。

柔性石墨接地体及其接头耐腐蚀特性

为得到柔性石墨接地体及其接头的耐腐蚀特性,根据5种典型土壤的腐蚀特性,采用室内腐蚀模拟实验,通过土壤模拟液和细砂模拟我国几种典型土质,对柔性石墨接地体、铜和钢3种接地材料的耐腐蚀特性进行了研究;同时,通过室内加速腐蚀试验对柔性石墨接地体、铜、钢3种接地材料和柔性石墨接地体金属接头腐蚀前后接地电阻的变化进行了研究。研究表明:柔性石墨接地体在不同土壤模拟液中的腐蚀程度均很小,其耐腐蚀特性优于现行的钢、铜等金属接地材料;柔性石墨接地体腐蚀前后,其接地电阻基本无变化;柔性石墨接地体金属接头在氯盐土与盐碱土中接地电阻变化较大,可采用降阻石墨布或非金属接头进行防腐降阻。

一种柔体爬壁机器人地壁过渡研究

分析了国内外具有凹过渡功能的爬壁机器人的研究现状.针对地壁过渡这种典型的壁面凹过渡问题,提出了一种柔体机器人结构.该柔体机器人在六足爬行机器人的基础上,增加了两个躯干自由度,提高了机器人对各种爬行面的适应能力.通过对这种柔体机器人地壁过渡过程的步态设计和仿真,证明了该柔体机器人结构设计的合理性和步态设计的可行性.

基于柔性石墨接地体的塔基外敷降阻研究

为了降低特高压杆塔基础的自然接地电阻,本文提出在混凝土外包裹一根柔性石墨接地体,研究分析接地体的降阻效果。首先对单根灌注桩进行等值简化处理;然后在CDEGS软件中建立了特高压杆塔基础仿真计算模型,分别对螺旋式、分层式以及笼式3种敷设方法在不同土壤电阻率的情况下的杆塔基础接地电阻进行仿真计算,分析对比了不同敷设方式的降阻效果。研究表明:3种敷设方法都有显著的降阻效果,其中在同等的外界条件下,笼式的敷设方法降阻效果要优于其他2种。

石墨基柔性接地体及其在通信基站接地网中的应用

石墨基柔性接地体相对于传统接地体,接地电阻低,在高低温循环作用下结构稳定,能满足短路故障电流的冲击,保证通信基站系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全;又因其基体是鳞片石墨加工而成,保留了石墨的全部特性,耐腐蚀性高、寿命长、无需更换,降低了接地装置的全寿命周期成本;在交通不便、无电、土壤电阻率较高的山区使用时,不需要再搬运焊机等笨重设备,埋设更方便,节约了土石方的开挖量,减少了施工强度,且安装流程简化,大大缩短了安装施工时间,降低了施工成本,有着其他接地装置不可比拟的优势。最后,简要阐述了石墨基柔性接地体在中国铁塔2018年河南省分公司洛阳市室外站工程中的应用情况,结果表明该接地体可以在恶劣地质环境条件下能满足实际工程的要求。

电流加热伏安法测量石墨基柔性接地体的电阻-温度特性

研究石墨基柔性材料电阻温度特性和热稳定性。采用电流加热与恒温保护配合的方法,利用伏安法分别测量各温度下接地体的电阻,推导出平均电阻温度系数;运用实验得到的接地体电阻温度特性参数,迭代计算出石墨基柔性接地体在工频接地故障电流和雷电冲击电流下的最大温升,结合热稳定系数的计算给予验证。实验结果表明:石墨基柔性接地体具有负的温度系数。在石墨基柔性接地体的最高允许使用温度为450℃时,0.5 s工频电流下的最大允许的电流约为1.4 kA;在8/20μs高频雷电流冲击下,石墨基柔性接地体的最高允许通过电流为287.9 kA。

带状柔性石墨接地体制备及阻抗性能研究

与圆柱形石墨和块状石墨相比,带状柔性石墨接地体具有加工工序简单、加工周期短、石墨资源浪费量较少的特点,在电力行业得到了广泛应用。为了准确获得带状柔性石墨接地体的阻抗性能和分析带状柔性石墨接地体的制备对其阻抗性能的影响,提出带状柔性石墨接地体制备及阻抗性能研究。研究带状柔性石墨接地体生产过程中的高温膨化、碾压成膜、添加粘结剂、添加玻纤、剪切成条、编织成线等控制,实现带状柔性石墨接地体的制备。利用Keysight E4990A型阻抗分析仪,分析不同品质、不同横截面积、不同长度以及不同温度状态的带状柔性石墨接地体阻抗性能,完成了对提出的带状柔性石墨接地体的制备及阻抗性能研究。

考虑关节柔性的双连杆机械臂振动控制及实验研究

为了研究含有柔性关节的双连杆柔性机械臂的振动控制问题,采用绝对坐标方法对臂杆和关节进行建模,得到了刚柔耦合的双连杆机械臂动力学模型;对比研究了PD和LQR控制方法对柔性机械臂主动控制效果,针对柔性机械臂的实际工程需求,提出了一种LQR-PD联合控制策略,设计了相应的控制器并进行了仿真控制研究,同时结合搭建的双连杆柔性机械臂地面模拟平台进行了模拟实验。研究结果表明,该控制策略不仅能实现关节轨迹的精确跟踪,而且能有效抑制臂杆末端的残余振动,具有重要的工程价值和良好的应用前景。

石墨基柔性接地体比热容研究

比热容是材料热性质的重要物理量。石墨基柔性接地体作为一种新型的接地体材料,其比热容的大小决定了材料在电流作用下的温升情况。研究测定石墨基柔性接地材料的比热容,对进行材料热稳定计算具有重要意义。采用差式扫描量热法(DSC)进行石墨基柔性接地材料的比热容测定,得到了石墨基柔性接地材料的比热容曲线。进行材料温升(热稳定)计算时,可根据环境温度和材料允许的最高温度,对比热容曲线进行积分,最终可以得到在此温度区间的等效比热容。

移动式变电站新型接地网技术研究

为提高移动式变电站快速接入电网能力,研究新型、快速的接地网技术非常必要。针对移动式变电站机动性强、应用场合不确定等特点,提出笼式垂直接地极和柔性石墨水平接地网相结合的接地网方案。实际应用证明该方案是可行的,达到降低接地电阻和提高接地网施工效率的目的。

基于柔性石墨接地体与接头耐腐蚀性研究

电气系统的接地可靠性关系到电气设备的运行安全,在电力系统需要引起足够的重视。不同地区不同土壤对柔性石墨接地体与接头造成的耐腐程度不同,本文通过对不同土壤对石墨接地体与接头腐蚀特性的数据分析,利用实验室模拟技术,对柔性石墨、钢、铜等不同材质的接地体进行了对比实验,采集各接地体在土壤中腐蚀前后电阻的数值,通过对数据分析得知。在腐蚀前后,柔性石墨接地体基底的电阻基本上没有变化;同钢和铜材料的接地体相比,柔性石墨接地体本体耐腐蚀的速度远远低于金属接地体。

焊装手动线自动化柔性改造方案

焊装车间手动生产线工人较多,用工成本高,且零件焊接质量一致性受工人影响;本文介绍一种手动生产线利旧夹具改造为自动化柔性焊接岛的方案;改造后只需取放件工人,降低了人工成本并提高了焊接质量一致性。同时,焊接岛可多车型批量切换生产,并为后期升级预留接口。

输电线路杆塔混凝土塔基外敷接地引下线防腐研究

为了研究杆塔塔基外敷接地引下线与其连接处的腐蚀问题,分别搭建典型接地引下线和接地引下线-柔性石墨组合接地体腐蚀特性有限元仿真模型,研究典型金属接地引下线和金属接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处的腐蚀特性,提出并验证采用包覆法抑制接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处腐蚀的方法。仿真结果表明:典型金属接地引下线土壤界面以下几乎全线发生腐蚀,金属接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处腐蚀加剧;采用包覆后的接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处氧还原电流、铁腐蚀电流密度和析氢电流密度几乎为零。最后通过搭建腐蚀加速试验平台验证了包覆法抑制接地引下线-柔性石墨组合接地体连接处腐蚀的有效性。

输电线路杆塔桩基钢筋散流及其优化技术

输电线路杆塔桩基是杆塔接地的重要组成部分,提出在混凝土桩基回填之前采用柔性石墨接地体绕包桩基的接地优化措施。为研究柔性石墨接地体绕包方式对电力杆塔桩基内钢筋散流和接地电阻的影响,在COMSOL Multiphysics中建立不同绕包覆盖面积和间距的桩基散流三维计算模型,分别计算桩基内钢筋散流、外层绕包接地体的散流、杆塔基础接地电阻以及桩基附近对地电位的影响。计算结果表明:在土壤电阻率高的地区,单独依靠杆塔桩基自然接地难以符合杆塔接地设计要求,采用柔性石墨接地体绕包桩基能起到明显的辅助散流和地表均压作用,杆塔桩基自然接地的降阻效率与土壤条件有关。仿真计算相关结论可为输电线路杆塔接地设计与降阻改造提供参考。

接地体与土壤的接触电阻影响因素研究

接地电阻主要包含接地体本体电阻、土壤电阻以及接地体与土壤之间的接触电阻,但目前接地电阻计算与接地网设计中常常忽略接触电阻的影响。为研究不同材料的接地体与土壤之间接触电阻的影响因素及影响规律,本研究提出了一种研究接地体和土壤接触电阻的测量评估方法,并建立了接地体与土壤接触电阻的试验平台,采用控制变量的实验方法从温度、湿度、土壤类型3个方面研究了接地体与土壤间的接触特性。研究表明:土壤在低温度、低湿度和土壤颗粒较大的环境中,不同材料与土壤的接触电阻都会增大,并且土壤环境变化引起土壤电阻率增大越高,接触电阻增大越明显;同时在不同土壤条件下,由于新型石墨基柔性接地材料的易形变的柔性,其接触性能明显优于镀锌圆钢,即石墨材料的接触电阻明显低于镀锌圆钢的接触电阻。

基于有限元分析的石墨基柔性接地体冲击接地特性研究

针对目前电力系统中存在的接地体严重腐蚀问题,新型柔性石墨接地材料得到了一定程度的应用,然而对于该材料接地特性的研究依然不够完善,选用接地体时沿用金属接地体的设计思路,因此在实际使用过程中仍然存在一定问题。基于此,笔者在考虑土壤非线性火花效应的前提下,建立了接地体有限元分析模型,通过试验验证仿真模型准确性后,比较研究了石墨基柔性接地体与钢接地体之间冲击接地特性差异,并以此为依据对两种接地体的有效长度进行了相应分析,同时还确定了两种接地体在不同频率电流下的趋肤深度。研究结果表明:接地体的冲击接地电阻主要与接地体尺寸相关,材料自身电气特性影响相对较小,同时石墨基柔性接地体有效长度相比钢接地体较长,且其趋肤效应较弱,因此接地材料的整体利用率较高。

柔性起落架起转回弹载荷计算

传统的起落架载荷计算多采用刚体模型,难以分析结构的柔性对起落架地面载荷的影响。基于NASTRAN软件与ADAMS软件建立了柔性起落架的多体动力学模型,进行了落震仿真分析,研究了缓冲支柱的柔性对起落架地面载荷的影响,同时研究了轮胎与地面摩擦系数对起转回弹载荷的影响规律。分析结果表明,考虑起落架柔性的分析更接近落震试验的结果。同时对仿真计算载荷与规范计算载荷进行了比较分析,对在工程实践中如何进行起落架的柔性化动力学建模,以及如何确定起落架地面载荷给出了参考。