Numerical Analysis on the Magneto-Elastic Stability of Current-Carrying Conductors: Aiming at Applications for the Tokamak System

A novel method for calculating the magnetic stiffness matrix was proposed for the numerical analysis of the magneto-elastic stability of complicated current-carrying structures aim- ing for application in the magneto-elastic behavior of the tokamak system. A code based on the proposed method was developed and applied to the numerical analysis of two typical current- carrying structures. The good consistency of the numerical and analytical results validated the proposed method and the related numerical code.

Heat Resisting Mechanism of Heat-Resisting Aluminum Alloy Conductor and Its Application in Transmission Line

In this paper the heat withstanding mechanism of heat-resisting aluminum alloy conductor is discussed, the types and performance of the conductor and its application on transmission lines are analyzed and introduced, and suggestions on accelerating exploitation and application of the conductor are put forward.

六通道高温超导导体载流性能和交流损耗特性的仿真研究

为了满足未来聚变装置磁体系统大电流、强磁场以及优良机械特性的要求,提出一种六通道TSTC-CICC高温超导导体,并采用自洽模型和T-A法,对三种结构的六通道高温超导导体的载流性能和交流损耗特性进行了二维有限元仿真研究,其中结构1中带材堆叠方向垂直于径向方向,结构2中带材堆叠方向平行于径向方向,结构3中带材堆叠方式既有垂直于径向又有平行于径向两种方式。由研究结果可知,结构1导体的临界电流最大,结构2导体的最小,结构3导体的介于两者之间。结构1和结构3导体在低磁场下具有较好的临界电流各向同性特性。三种结构导体的临界电流随外磁场角度及磁场强度的变化各不相同。结构1导体的传输交流(AC)损耗最小,结构2导体的传输AC损耗最大,结构3导体的AC传输损耗介于两者之间。在不同角度的外磁场中,三种结构的导体表现出的AC损耗各不相同。

兼顾电缆线路效率和可靠性的载流量动态阈值研究

针对当前配电网电缆为了运行可靠性,多采用较低载流量的固定阈值方法,电缆利用率低的问题,本文提出了一种载流量动态阈值的方法。该方法从理论上研究电缆线路载流量与导体温度的关系,通过实际运行的电缆工程的实测数据量化电缆载流量与导体温度的函数关系,并测定电缆线路的基准阈值,以此实现线路的阈值动态化计算。算法应用于智能电缆测控系统的动态阈值监测功能模块,线路所得实际运行数据验证了本方法的有效性。

基于鲸鱼优化算法的架空导线温度计算方法

架空导线运行温度是电网系统的重要监测参数。文章提出一种基于鲸鱼优化算法(whaleoptimization algorithm,WOA)的架空导线温度计算方法。将架空导线温度值作为鲸鱼位置,利用IEEE标准计算对应的载流量,将其和额定载流量的差值作为适应度函数,通过迭代求解最优鲸鱼位置,作为最终的温度值计算结果。利用IEEE标准所提供的计算样例对所提方法进行有效性验证。实验对比WOA、粒子群优化算法(particleswarm optimization,PSO)和灰狼优化算法(grey wolf optimizer,GWO)3种启发式算法的性能,结果表明WOA算法的准确率相比PSO和GWO更高,对100组温度值计算结果的平均误差仅为0.00001℃,误差和仅为0.000982℃;同时WOA算法的运行时间更短,综合性能最优。

城市轨道交通柔性悬挂导线组成及载流量分析

城市轨道交通柔性架空接触网的导线组成应系统性考虑载流量需求、载流温升、导线磨耗、系统最高计算温度、组合导线电流分配系数等因素的影响,设计过程中需结合实际工况对持续载流量进行计算校验。本文对柔性接触网导体选择的影响因素进行了理论分析,并对不同导线组成的载流量进行计算校验。结果表明,不同导线组成方案其电流分配系数和载流能力利用率不同,接触网系统的最高计算温度的选取对其载流能力影响较为明显。根据计算结果对城市轨道交通柔性架空接触网的导线组成和计算条件提出相应建议,为城市轨道交通柔性架空接触网设计提供参考。

一种考虑环境温度和风速影响的风电场极限增容方法

当前风电场送出容量计算中只考虑了风速的影响没有考虑环境温度的作用,且对架空导线极限载流量的分析没有考虑风电特殊的工作环境,造成风电场线路输送资源的浪费,因此提出一种考虑环境温度和风速影响的风电场极限增容方法,最大化开发利用风电资源。首先,在传统风机出力模型的基础上增加环境温度的影响,改进风机出力模型;然后,通过架空导线热平衡方程,建立考虑环境温度和风速共同影响的导线极限载流模型;最后,通过绘制风电场风机总出力曲面和导线极限载流曲面在环境温度和风速坐标系内的分布情况,将风机出力与导线极限载流特性进行匹配,得到风电场最大可允许的输出容量。仿真结果表明,相同导线截面的风电送出线路有一定的输送功率裕度,确定风电场极限输送容量、提高风电场的经济效益对指导风电场增容具有重要意义。

考虑气动力作用的载流覆冰导线主共振及谐波共振分析

针对载流导线的非线性振动问题,在以往只考虑安培力的载流导线振动方程中引入了气动荷载。在此基础上进一步引入了受迫激励荷载,以研究动态风或相邻档导线对载流覆冰导线非线性振动特征的影响,建立了一种新的气动力-安倍力-受迫激励联合作用下的载流覆冰导线系统。推导出非线性振动方程,利用Galerkin方法将该振动方程转变为有限维度的常微分方程,采用多尺度法求解得到系统的非线性受迫主共振和亚谐波共振的幅-频响应函数。通过数值计算,分析了参数变化对系统受迫共振响应的影响以及受迫主共振定常解的稳定性。结果表明,考虑气动力的振动幅值和系统非线性较未考虑气动力时更小和更弱;线路参数的变化对导线的响应幅值和系统的非线性都有一定程度的影响;主共振和亚谐波共振的响应幅值随着激励幅值的增大而增大,共振峰值向着调谐参数σ的负值方向偏移,呈现出软弹簧特征并伴随着多值和跳跃现象;主共振时,随着调谐参数的变化,响应幅值则出现同步和失步现象。

输电线路增容改造对三相电压不平衡度的影响研究

采用了通过精确计算交流电阻的方式计算三相电压不平衡度的方法,以220 kV单回路增容改造工程为例,计算了增容导线的允许载流量以及极限输送容量,并分析了输电线路增容改造对三相电压不平衡度的影响。结果表明:旧线路由普通钢芯铝绞线改造为耐热导线后输送容量能够得到显著提升,线路三相电压不平衡度也随之增大,需要对三相电压不平衡度进行重新评估,同时传统近似计算方法相比所提的精确计算方法误差较大,建议针对增容改造工程的三相电压不平衡度计算采用精确计算法。计算方法以及研究结果可为后续输电线路增容改造过程中的交流电阻计算、载流量计算以及三相电压不平衡度计算提供参考。

数据中心接地方式、“断零”和四极开关选用问题的综合思考

通过对案例和架构的分析,探讨分析数据中心变配电系统接地方式、“断零”问题及四极开关选用等业界难点问题,提出数据中心电气架构相关难点问题交织情况的解决需要综合思考,从而找到最佳的技术路线及解决方案。

35 kV聚丙烯绝缘电缆的温度特性研究

聚丙烯(PP)绝缘材料的熔点为160℃左右,高于交联聚乙烯(XLPE)熔点,电缆运行温度由90℃提高至105℃时,电缆载流量可提高10%以上,从而提高电缆的传输容量。本工作针对中压PP绝缘电缆进行温度特性技术研究,在型式试验中导体温度为110~115℃,顺利通过型式试验的电气试验;为验证热塑性PP绝缘电缆短路时产生的高温对绝缘的破坏程度,对PP绝缘电缆的进行热稳定试验,试验结果表明,通过导体热稳定试验、金属屏蔽热稳定试验、动态稳定试验后,PP缆芯无可见损坏。

数据中心按载流量与经济电流密度选择电缆截面积的分析

针对数据中心作为当前新基建的用电大户情况,以广东地区某数据中心项目为例,对比、分析按电缆载流量和经济电流密度两种方法选择电缆截面积,并给出选择建议。

特高压直流输电大截面导线带电覆冰与融冰特性试验研究

现有小截面导线覆冰和融冰规律不能直接线性换算至大截面导线,为此在人工气候实验室开展LGJ-720/50和JL/G3A-900/40这2种特高压直流输电大截面导线的带电覆冰与融冰试验,分析覆冰厚度增长与电流和气象参数的变化规律,得到大截面导线融冰时间与融冰电流、环境温度和风速、覆冰厚度的特性曲线。研究结果表明运行电流通过产生焦耳热降低水滴在大截面导线上的冻结系数能抑制覆冰增长;风速增大、降雨量增加可以增大水滴的碰撞系数和收集系数,温度降低可增大冻结系数,从而加快导线覆冰增长速度;环境温度还决定着导线覆冰类型。大截面导线融冰时间主要取决于导线表面需要融化的冰层厚度,并随着融冰电流的增大逐渐减小;环境温度越低,风速越大,融冰时间越长;融冰时间随覆冰厚度增加呈线性规律增长。研究结果能够为特高压直流输电线路阻冰和融冰提供理论指导。

交流老化导线温升特性改变对载流量的影响

国内对于长期运行的导线老化对其载流量影响的研究鲜有报道,往往根据国外设计标准进行载流量校验,缺乏实际测量数据。针对上述情况,采用我国多条运行多年的交流老化后导线作为样本进行了通流温升实验测量到线路老化后实际载流量变化特性;同时对样本单位长度电阻进行了测量。结果表明老化后导线温升快于新导线,且稳定后温度更高;老化后导线单位长度电阻虽未超过国标限值,但与同型号新导线实测值相比增加4%～14%。根据热平衡方程和实验结果对载流量进行了计算,并反推出导线表面辐射系数,表面辐射系数与参考值相比差异较大,据此估算将使载流量下降约6%。分析认为导线长期运行老化后表面状态改变,形成一定厚度的污质层最终影响了导线的散热效果和单位长度电阻变化。

电磁热效应裂纹止裂研究的进展

利用电磁场的热效应对带有裂纹的载流导体进行裂纹止裂，是达到延长其工作寿命、提高安全性和可靠性的一种行之有效的方法．理论计算和试验观察都证明了：载流导体中裂纹尖端处的热集中效应，能够在附近的一个很小范围内熔化形成微小的焊口，裂纹前缘处的曲率半径瞬间增加了２～３个数量级，显著地减少了应力集中，阻止了干线裂纹源的形成，有效地遏制了裂纹的扩展。本文阐述了这一物理过程的研究现状、进展情况以及未来应用前景．

用多极理论分析载流导体涡流场问题

提出用多极理论分析工频情况下的载流导体涡流场问题。从稳态情况下的Maxwell方程出发,推导出用多极理论计算载流导体涡流场问题的计算公式和相应的约束方程,并给出其计算实施过程。实例计算结果表明:多极理论的计算结果与实验值和其他数值方法的计算结果完全一致。

新等效源法解含载流导体的二维涡流场

把涡流场的新型等效源法推广应用到含有载流导体的涡流场中 ,给出了具体的计算公式和实施步骤 ,并通过两个实例来验证本文方法的正确性和有效性。这一方法解的精度可由等效源的个数和级数项的项数来决定 。

任意形状通电线圈磁场的计算

将任意形状的通电线圈的磁场看作是多段通电直导线磁场之和,列出了一般和特殊情况下通电直导线磁场计算公式;将所有公式归结为两类积分,并编写了相关计算程序软件。实践证明,该方法计算量较小,精度高,适用性强,适用于具有复杂形式和结构的线圈磁场计算。

基于热稳定约束的架空导线增容计算研究

随着能源短缺问题日益严峻、供电可靠性要求不断提高,大幅度提高输电线路输送能力,降低输电成本势在必行,而热稳定约束是限制架空导线载荷能力的一个重要因素。在分析基于热平衡方程计算架空导线载流量的基础上,考虑蒸发散热对导线热稳定的影响,并对日照吸热的计算进行了优化,减少了载流量计算的误差。同时,利用交直流电阻比与电流的非线性关系简化了计算,使得载流量的计算简单易行。通过对三节点简单电力系统进行分析,讨论了传统载流量标准可能导致的问题,提出综合考虑热稳定约束与潮流变化,得到导线温升过程的曲线,由此判别架空导线的短期载荷能力。基于上述模型,开发了智能电网在线监测系统中动态增容监测模块,以提高电力系统运行的安全性和经济性。

35kV新旧导线载流量与温升对比分析

通过用不同的测温计测量老旧导线和新导线的温度,在室内模拟架空输电线路的运行状态,对比分析了阳江35 kV老旧导线与未服役的新导线的载流温升性能。由理论分析,发现老旧导线的辐射散热功率高于未服役新导线,未服役新线的辐射散热功率比老旧导线少46%左右;由试验结果分析得出:LGJ70/10导线在相同的电流值下,未服役新导线的温升比老旧导线的温升低11%左右。