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[硕士论文] 时雅婷
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:小电流接地系统在我国中低压配电网中应用十分广泛,但也最容易发生单相接地故障。随着分布式电源(DG)的并网,配电网的拓扑结构发生改变,导致传统的故障选线方法不再适应。近几年,学者们开始高度关注含DG的配电网单相接地故障选线问题,但提出的各种选线方案实际应用效果并不理想。尤其是对于中性点经消弧线圈接地系统,由于故障电流小、暂态信号衰减快等原因,其故障选线更是困难。因此,本文主要针对含DG的配电网单相接地故障选线方法进行研究,以提高选线的准确性和快速性,进而有利于尽快恢复供电、减少停电损失,对电力系统稳定运行具有一定的现实意义。
  本文首先分析了小电流接地系统单相接地故障的稳态特性、暂态特性,归纳总结出在不同中性点接地方式下的零序电流特性。得出中性点经消弧线圈接地系统的选线判据:在暂态过程的前0.5~1个周期内,故障线路暂态零序电流流向与非故障线路相反。选定光伏发电系统作为DG并完成建模。搭建出传统配电网和含DG的配电网单相接地故障的MATLAB仿真模型。分别利用HHT变换的EMD算法及其改进算法EEMD对各线路的暂态零序电流进行分解,测算出各线路极性进而找出故障馈线,验证了选线判据的可行性。在改变故障角、接地电阻以及DG与故障点的位置的情况下,分别进行多组仿真实验。
  仿真结果表明,EMD算法对传统配电网或含DG配电网故障选线的准确率都不够高;另外,相较于传统配电网,EMD算法对含DG配电网故障选线的快速性明显下降。最后,通过对比分析两种算法的选线效果,结果表明EEMD算法更适用于含DG配电网单相接地故障选线,能够更加快速、准确地找出故障线路。
[硕士论文] 胡瑞
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:目前,国际和国内电网电压的等级都在不断的提高。随着电网电压等级的不断提高,对电网各方面的要求也在不断提高。在高压输电系统中,高压开关电气设备具有重要作用。SF6气体绝缘变电站(Gas Insulation Substation简称GIS)是目前应用最为广泛的电气设备。在GIS中会出现一种频率很高,波头很陡的操作过电压即特快速暂态过电压(very-fast-transient over voltage简称VFTO)。VFTO可能会对GIS及其相邻设备构成威胁,甚至造成重大事故。所以对GIS中的VFTO进行研究就显得十分重要。在VFTO的计算与仿真中隔离开关电弧模型起着关键性作用。而目前在VFTO的计算中广泛采用的电弧模型有定值电阻模型、时变电阻模型等,这些电弧模型都有一定的局限性,不能精确模拟电弧特性。所以,当下对于电弧模型的研究就显得十分重要。
  本文基于某1000kV特高压变电站进行仿真研究。该特高压变电站高压配电装置采用GIS,出线端布置并联电抗器和线路终端设备。利用图形预处理程序ATPDraw将实际电路的仿真模型搭建出来,再通过ATP中的MODELS模块构建电弧模型。本文设计的电弧单次击穿模型分为三个阶段来考虑。第一阶段,即预击穿阶段,此阶段的电弧特性用时变电阻模型进行模拟。实验证明电弧在大电流阶段使用Cassie电弧模型可以准确的模拟。因此,在第二阶段,即稳态燃烧阶段,使用Cassie电弧模型来模拟此时的电弧特性。在第三阶段,即熄弧阶段,此时的电弧特性使用Mayr电弧模型来模拟。将本文设计的电弧单次击穿模型与目前工程实践上经常使用的电弧模型进行仿真对比,验证其适用性。考虑到实际情况,电弧不可能只存在一次击穿,所以结合电弧击穿判据设计了电弧重燃模型,真实模拟电弧,进行仿真研究。在本文设计的电弧单次击穿模型的基础上通过仿真来研究GIS支路长度和隔离开关处电感这两个因素对特快速暂态过电压的影响。在电弧重燃模型下通过仿真来研究隔离开关触头速度对特快速暂态过电压的影响。最后通过仿真来研究铁氧体磁环与在变压器附近串联电阻这两个因素对特快速暂态过电压的抑制作用。
[硕士论文] 严旭
电气工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:输电线路是电力系统中的重要组成部分,是实现电能传输的一个重要环节,其运行状态直接决定了电力系统的安全和效益。输电线路在运行过程中受到外界风力、覆冰等外部载荷作用时,会发生低频大振幅的舞动,且持续时间长,会对输电线路的安全可靠运行造成很大的威胁,轻者会发生闪络、跳闸,重者发生金具或者绝缘子损坏,导线断股、断线,杆塔螺栓松动脱落,甚至倒塔,导致重大的电网事故,给国民经济和人民社会生活带来巨大损失。随着我国坚强智能电网的战略目标的推进,电网建设的步伐越来越快且规模越来越大,所以输电线路舞动的研究具有重要的经济和社会意义。
  本文首先列举了输电线路舞动所引起的重大电网事故,介绍了输电线路舞动在线监测技术以及防舞动技术的发展现状。阐述了舞动的概念及其影响因素,对输电线路舞动的机理及其激发过程进行了详细分析,建立了输电线路舞动单自由度及三自由度数学模型,并进行了数学推导。通过分析输电线路舞动的监测参数、监测原理及结合现有的舞动在线监测技术的优缺点,分析了以加速度传感器测量输电线路舞动的方法和加速度测量舞动的积分算法,在此基础上对一种舞动在线监测系统进行了研究。利用ANSYS有限元软件建立了输电导线模型,并对覆冰输电导线在风荷载作用下的舞动进行了有限元仿真分析,综合仿真结果提出一种采用冲击载荷防止输电线路舞动的对策,通过瞬态动力学仿真分析验证了其理论的可行性,结合舞动在线监测系统设计了一种输电线路防舞动系统。
[硕士论文] 张维东
电气工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:随着电网的不断发展,大量变电站的建设和投运,500kV GIS变电站逐渐成为电网的控制中枢,从大量的运行经验分析,雷击成为引起变电站事故的重要因素,变电站一旦遭受雷击破坏,站内很多设备将会承受很多的过电压,损坏这些设备,破坏系统的稳定运行,引起大面积停电事故,产生非常大的经济损失。因此,本文以山东大泽500kV变电站为研究对象,经由ATP-EMTP仿真软件完成模型建立,把变电站2km进线段和变电站结合起来,开展相关的仿真计算,最后提出相应的变电站雷电侵入波防护措施。本文的主要研究内容有:
  首先是仿真建模,建立了变电站进线段架空线路模型、杆塔模型、雷电波模型、站内各电气设备模型。并且分析了绝缘子闪络模型,选择ATP-EMTP里TACTS程序仿真了绝缘子闪络的特点。
  其次是仿真计算,完成有关参数设置,研究雷击位置、雷击方式、变电站的工作模式、接地电阻大小以及避雷器与被保护设备的电气距离等方面的影响,获得变电站内装置上形成的过电压值。
  最后是防雷技术,根据大泽500kV变电站实际运行情况,研究了三类防雷保护技术,并且对比了这三类技术的特点,经由仿真分析提出了满足该变电站的防雷技术。
[硕士论文] 吴强
电气工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:运行经验表明,雷击是输电线路故障跳闸的主要原因。山东省由于独特的地理环境雷电活动十分常见,2011年到2014年,国网山东省电力公司管辖500kV线路雷击跳闸率分别为0.057、0.036、0.109、0.018和0和0.013次/百公里·年,雷击跳闸严重影响了电网的有效运行。有效分析山东电网线路的雷击情况,对于改进线路的防雷设计、降低输电线路的雷击故障率具有的科学指导作用。本文收集了山东电网2006-2011年雷击故障统计数据,分析了雷击故障在不同类别之间、不同地形之间的差异,得到不同输电线路,尤其是500kV和220kV输电线路中雷击跳闸与杆塔类型、杆塔高度以及闪络相别之间的关系。根据山东省2008年到2011年雷电定位系统统计观测数据,得到山东省雷电活动在时间和空间上的分布信息,以及不同电压等级的雷害风险分布情况。在分析了跳闸率、雷电活动的差异性后,提出了“有选择、有侧重、有针对、有差别”的输电线路差异化防雷工作策略,并以500kV济长Ⅱ线作为研究对象,对线路逐基杆塔防雷参数的计算,得到每基杆塔的雷击跳闸率,在考虑经济性及可操作性的基础上,提出了一套防雷改造方案,预期雷击击跳闸率将下降21.92%。
[硕士论文] 张志强
电气工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:近年来社会经济迅猛发展,电网建设规模逐年增加,架空电力线路里程也急剧增长,电能在人们工作生活中的作用也日益明显,同时人们要求电网企业提高安全可靠电能的诉求也越来越强烈。架空线路的安全运行不仅直接对用户用电造成影响,同时也会影响整个电网的稳定性,一旦电网发生故障,就可能造成严重经济损失,甚至人身安全事故。而根据相关数据统计,目前对架空线路安全运行造成威胁最大的就是雷击[1]。所以加强对架空线路的雷击保护、降低雷电事故发生率就成为非常重要和必要的一项工作。
  本文主要是对架空配电线路和架空输电线路雷击故障进行分析,根据莱芜地区实际,分别提出针对性的防雷措施。首先研究了雷电发生的过程,阐述了架空线路雷击跳闸原理,分析了感应雷过电压和直击雷过电压两种过电压形式,并根据电压等级不同分别阐述了架空配电线路和架空输电线路目前常用防雷措施,阐述了以上措施的应用原理、优缺点及适合情况。其次对架空配电线路防雷措施应用进行了分析,通过仿真分析得出不同防雷措施的效果,列出了目前莱芜地区架空配电线路常用防雷措施及不足,提出了防雷改造方案并对方案效果进行了论证,明确了下一步配电线路防雷工作的重点。最后根据对近年来莱芜地区架空输电线路雷击跳闸情况统计,分析了目前架空输电线路雷击跳闸原因及故障发生规律,并结合典型案例,指出了目前输电线路防雷存在的不足,并根据发现的问题制订了相应的解决方案,对改造方案具体措施情况进行论证。通过对莱芜地区架空配电线路和架空输电线路雷击故障分析研究,提出了针对性的防雷措施,为进一步降低雷击跳闸率提供了可靠的参考和方案,也为其他与莱芜地形情况类似的地区制定防雷措施提供了参考经验。
[硕士论文] 袁振宗
电气工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:对于特高压直流输电线路来说,绝缘配置对于其运行水平及输电容量有极大的影响。由于电压等级非常高、输送容量特别大、输电距离特别长等特点,一旦特高压直流输电线路的绝缘发生故障,将会带来严重的经济损失以及强烈的系统不稳定性。此外,由于高压直流输电会产生“静电吸附效应”,因此绝缘子表面积污比较严重,同时直流绝缘子表面污闪特性与交流的有很大区别,以上因素导致高压直流线路的污闪现象比较严重,污闪放电事故与交流同电压等级的输电线路相比较为明显。因此,合理选择和配置特高压直流输电线路的绝缘情况,对于建设坚强智能电网、提高系统运行水平具有至关重要的作用。
  本文结合我国实际运行及目前在建的数条±800kV特高压直流输电线路所经地区的气候及污湿特点,通过参考和借鉴其在绝缘方面的设计和配置情况,主要从以下几个方面考虑,对±800kV特高压直流输电线路的塔头空气间隙和绝缘配置情况给出设计意见:
  (1)通过分析直流输电线路的放电特性、操作冲击放电特性以及雷电冲击电压这几个方面对塔头空气间隙的影响,考虑风偏、海拔等因素的作用,结合相应试验,来设计确定塔头空气间隙的绝缘配置。通过各种试验研究,结合已投运高压、超高压线路的长期运行经验情况,可知工作电压与雷电冲击电压对高压直流输电线路在塔头的空气间隙的绝缘配置方面不是关键性因素,而操作冲击电压与线路运行电压等级直接相关,是决定塔头绝缘配置设计的关键性因素。带电作业由于其作业方式的灵活多样性,一般情况下也不会成为线路绝缘间隙尺寸的控制因素。线路所处不同海拔环境下,需根据标准气象条件下进行海拔校正。而采用不同绝缘子串型时,塔头空气击穿通道不同,且风偏作用下与塔头的距离不同,同样是塔头窄气绝缘设计所兼顾的重要因素之一。综上所述,如何选取合适的操作冲击电压以及风偏影响下塔头空气间隙的大小成为了设计塔头的重要设计根据,上述设计对于±800kV特高压输电线路的安全运行与维护具有重要意义,同时对于合理控制造价也十分具有参考价值。
  (2)通过分析复合、瓷、玻璃绝缘子各自不同的性能与特点,对特高压直流输电线路绝缘子形式选择提出建议。在一般区域,耐张串一般选择瓷绝缘子或玻璃绝缘子,悬垂串可根据地区污秽程度,合理选择复合绝缘子或玻璃绝缘子;对于重冰区,因复合绝缘子的绝缘性能下降比较严重,一般选择瓷绝缘子或玻璃绝缘子;对于高海拔地区,悬垂串一般也采用复合绝缘子,耐张串采用瓷绝缘子或玻璃绝缘子。
  (3)以山西晋北-江苏南京工程为例,对绝缘子强度选择情况进行说明。同时以爬电比距法、耐污受法、按±500kV绝缘水平外推法对±800kV特高压直流输电线路的绝缘子串长(片数)选择进行说明。充分考虑特高压直流输电线路长期暴露在野外自然环境中,表面盐密、灰密比值情况及绝缘子上下表面污秽分布不均已情况,并均加以修正。并且,因特高压直流输电线路路径较长,途径地形环境复杂,沿线海拔存在较大差异,在确定绝缘子串长时充分考虑海拔高度对串长的影响,并加以修正完善。
  (4)在华北、华东(主要以山东地理境内为主)电网污区划分的基础上,对山西晋北-江苏南京工程沿线自然地理与气候特征,各区段污湿特性、邻近交直流线路等值盐密测量结果和运行经验进行了全面调查分析,推荐了山西晋北-江苏南京直流线路沿线的污秽水平分布。提出直流轻、中和重污区所占线路总长的比例分别为0%,32.9%和67.1%。并针对以上情况,对山西晋北-江苏南京工程的绝缘配置情况进行说明,对±800kV特高压直流输电线路的工程实践,提出了一种比较有效实用的计算和与选型建议。
[硕士论文] 王成
农业电气化与自动化 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:接地系统在变电系统中发挥很大的作用,能够有效的稳定整个系统电压,保证变电站持续可靠运行。目前电网容量不断增大,变电站站址处的土壤结构也比较复杂,使用国标中给出的传统经验公式计算得到的接地参数值误差比较大,已经很难符合目前许多变电站设计的要求,并且简单的等间距布置的水平接地网存在一定的电位梯度,使得整个接地网顶点处的接触电压明显偏高。因此本文从数值计算方法和优化设计方式这两方面对接地网进行深入的探讨。
  本文首先通过对恒定电流场的分析,在水平多层分层土壤中建立起点电流源的格林函数表达式,并且通过分层媒质的边界条件,求解得到待定系数。同时利用复镜像法,重点得到在水平双层分层土壤中四种形式的格林函数。
  接地网模型考虑了导体本身的内阻抗与外自感以及两导体之间的互感,利用节点电压法,直接计算得到接地网各点处的电位值,并且利用搭建的不等电位模型,分析了影响水平接地网上电位差的因素。得到在使用同等钢材量时,敷设接地导体的数目越多,即导体的等效半径越小,矩形接地网上的最大电位差值越小的结论。
  在均匀土壤中,本文采用添加垂直接地极的方式,降低接地网接地阻抗与接触电压的值,分析得到影响这些接地参数值的相关因素。并且根据国标中给出的均匀土壤不等间距布置水平接地导体的方式,得到更加简单的导体布置拟合计算公式,同时将网孔最大接触电压之间的差值达到最小设为目标,当矩形水平接地网按照此方式布置导体时,得到横纵方向上所使用的导体数目的比值。
  在水平分层的双层土壤中,引入复镜像法,建立仿真模型,采用加入垂直接地极以及不等间距敷设水平导体的方式对矩形接地网进行整体优化。分析出添加垂直接地极后,影响复合接地网接地阻抗值的一些因素。将整个接地网上最大接触电压达到最小设成优化目标,基于改进的自适应遗传算法,得到最佳压缩比,利用该压缩比按照指数规律形式敷设水平导体。最后,对水平双层土壤中110kV变电站接地网进行仿真,获得接地阻抗具体值和地表电位、接触电压三维分布图。通过上面两种方式对矩形接地网实行优化,发现将水平导体使用不等间距敷设时不能降低接地阻抗,但可以有效的改善接地网上的接触电压,而在水平接地网上添加垂直接地极对接触电压与接地阻抗都起到很好的降低作用。
[硕士论文] 陈晓力
电气工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:测量介质损耗,可以发现一系列绝缘缺陷,是检验设备绝缘的重要项目。在一次设备中,电容型设备占据的比例最高。因此,电容型设备的介质损耗因数(tanδ)通常会被作为状态检修的重要依据。目前的介损试验方法试验电压为10kV,远低于设备的运行电压,不能真实反映设备运行时的状况,而且在现场试验时会存在各种各样的问题。因此有必要深入研究电容型设备的高压介损试验。
  本文首先对介质损耗的基本概念、分类以及影响介损因数测量的因素进行了介绍,阐述了介损测量的原理及现有的测量方法。然后,本文从硬件和软件两大方面设计了电容型设备高压介损测量系统。最后,本文针对高压介损试验中现场存在的问题,从抗干扰及试验电源等方面入手,提出了相关的解决方案,并对实测数据进行了分析。
  经过现场试验,验证了本文设计的高压介损试验系统的可行性以及现场高压试验在电容型设备绝缘缺陷诊断中的有效性。
[硕士论文] 张健鹏
控制工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:冲击电压发生器是高电压试验应用中非常重要的设备之一,在冲击电压发生器放电过程中,由于冲击发生器铜球球距间隙不同步的问题,致使放电过程中铜球不能同时被击穿,导致所有的脉冲电容器不能同时并联放电,所得到的波形不能满足国家标准要求,实验无效。尤其是在输出额定电压高、充电回路级数较多的大型冲击电压发生器中问题更加突出。所以对于球距同步问题,优化控制系统等显得尤为重要。
  本文首先讨论分析了冲击发生器的基本原理,波头、波尾电阻阻值的计算方法以及冲击发生器本体结构设计的优缺点。在冲击发生器控制系统部分,重点从系统软件工艺流程、本体球距调节策略、一次电源回路设计思路以及PLC输入、输出的控制回路进行详细介绍。通过MATLAB软件仿真分析了充电方式、充电电阻对充电过程的影响以及在放电过程中头波、波尾电阻等对波形的影响。并得出如下结论:
  1.采用闭环控制策略,使用普通单相电机是能够满足本体球距同步要求的。
  2.在其他参数都确定的情况下,改变波头电阻,就会影响波形上升的部分波头时间Tf值。Rf值大,上升的慢,Rf值小,上升的快;在其他参数都确定的情况下,改变波尾电阻 Rt值,会影响波形下降部分 Tt波尾时间值。Rt增大,下降慢,Rt减小,下降快。
  3.在不同的负荷电容下,增大负荷电容能够使波前时间增长,但是可以通过减小波前电阻进行补偿。
[硕士论文] 张存柱
电气工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:在人类社会快速向前发展的同时,电网的建设经过长时间的发展,已经取得了举世瞩目的成就。到了二十一世纪,中国的电网技术已经位于世界前列了。当前我国已经将大力发展更加智能的现代化电网作为主要的事业。随着高电压等级电网的建设,电力系统暂态过电压的类型也变得更多,对其过电压的研究就显得更加重要。在电力网中,操作过电压中的空载线路分闸过电压对电气设备的绝缘和保护都有很大的影响,多次造成绝缘子的闪络和击穿,其主要是由于其幅值高、波形陡和持续时间短的特点造成的。而造成分闸操作过电压的最根本的原因是断路器的重燃。所以,对其空载线路分闸过电压在电弧重燃的情况下进行相关的研究和分析是很有实际意义的。
  本文就是基于750kV的空载线路,利用图形预处理程序ATPdraw,通过组建四种不同的仿真模型,为750kV空载线路分闸过电压仿真模型和在同一种情况下的750kV空载线路并联电抗器分闸过电压仿真模型;然后是在电弧重燃下建立的仿真模型,分别为750kV空载线路电弧重燃下分闸过电压仿真模型和在同一种情况下的750kV空载线路电弧重燃下并联电抗器分闸过电压的仿真模型。
  具体研究方法是先对在电弧不重燃时的仿真模型进行仿真研究,得到在电弧不发生重燃时分闸过电压的情况,然后设定不同的电抗器数值,研究并联不同数值的电抗器对此种情况下分闸过电压的抑制效果;然后对电弧重燃时的仿真模型进行仿真研究,在其他条件不变的情况下,设置不同的电弧重燃次数,仿真研究不同弧重燃次数下的空载分闸过电压,得到在所取范围内影响最恶劣时的电弧重燃次数;然后设定电弧重燃次数为最恶劣的情形,在此种情况下再并联不同的电抗器数值,仿真研究不同电抗器数值对此种情况下空载分闸过电压的影响。最后对所得到的数据进行比较,分析讨论电弧重燃对空载线路分闸过电压的具体影响以及并联电抗器对电弧重燃的具体抑制效果。
[硕士论文] 邓晓阳
电子与通信工程 山西大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,应电力行业的发展需求,SF6气体绝缘设备广泛地应用于电力系统中。然而,该设备在长期运行中,会出现局部放电和发热现象,这些现象容易使SF6气体分解,从而导致SF6设备发生故障。为降低故障发生率,人们对此深入研究并发现,可以通过分析SF6分解产物的组分及浓度来诊断气体绝缘设备的早期故障。因此,对SF6分解产物的准确检测对预判SF6气体绝缘设备的工作状态具有重要意义。
  本论文设计一种SF6气体分解产物浓度检测仪,利用响应速度快且灵敏度高的电化学气体传感器法检测分解产物(CO、SO2和H2S)的含量。检测仪包含软件和硬件系统。其中软件主要由控制程序和数据处理程序组成,采用C语言编写程序,源代码采用模块化设计,保证软件系统的稳定性和灵活性,且便于后期维护。硬件系统主要由信号采集模块、信号处理模块、主控模块、外部存储模块、输出模块及电源组成。其中,采集模块主要是电化学传感器,它将待测气体浓度转换为微弱的电流信号,输出到信号处理模块中。信号处理模块将微弱信号进行放大、模数转换后,送至主控模块的单片机,单片机的数据处理程序对数据进行计算,将结果存储在外部扩展存储芯片,并输出至液晶显示屏供工作人员读取。本设计中,选用的单片机型号为C8051F340,模数转换芯片为AD7794,外部扩展存储芯片选用AT24C16。
  实验结果表明,该检测仪具有较高的精度,能满足分析SF6电气设备绝缘状况的要求,具有较大的应用价值。
[博士论文] 侯孟希
电气工程及其自动化;高电压与绝缘技术 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2017(学位年度)
摘要:SF6作为电气领域应用最为广泛的气体绝缘介质,具有高温室效应指数,高液化温度等多种缺陷,极大的限制了其在极寒条件下的正常使用。目前有关于SF6替代气体绝缘性能的研究几乎都集中在室温条件,为了弥补这一研究空白,本文对相关气体进行了甄选,拟寻找适应低温环境的替代气体。
  同时,在低温环境下温度对气体放电机理的影响一直不明朗。本研究通过营造普冷温区环境,对具有较低液化温度的CF4、N2及混合物进行了绝缘特性研究,揭示了该温区内温度、压力以及气体电负性强度对气体放电机理的影响。本文主要研究内容如下:
  调研了多种SF6常温替代气体的液化温度,研究了混合气体液化温度计算方法。本文采用两参数模型,使用立方型状态方程结合Panagiotopolous—Reid混合规则,对具备普冷温区条件下研究潜力的CF4、C3F8气体及其N2混合物进行了液化温度计算,并最终确定CF4、N2混合物为最终研究对象。随后利用非理想气体状态方程研究了在降温过程中,温度对气体混合比的影响。计算结果表明,降温过程会导致气体混合比小幅下降。在普冷温区温度段内CF4、N2混合物混合比下降幅度为7.4×10-4。
  为营造普冷温区环境,本研究设计了一套气体低温电气特性测试平台。该试验平台首次实现了正压、负压双向密封。同时,还设计了配套的温度监视和控制系统,能够实时准确的监控腔体内被测气体温度,控温精度为±2K。利用该平台对CF4、 N2混合物在普冷温区条件下进行了绝缘试验。试验结果表明,综合液化温度,温室效应指数,绝缘强度等指标考虑,20%CF4-80%N2混合气体是最佳混合比;在工频电压作用下,高气压条件下,保持试验气体混合比和分子密度数不变情况下,气体击穿电压随温度变化不明显;在直流电压作用下,低气压条件下,保持试验气体混合比和分子密度数不变条件下,击穿电压随温度下降有明显变化;该变化情况与气体电负性强弱有关。强电负性气体SF6随温度降低,击穿电压升高。电负性偏弱的气体CF4随温度降低,击穿电压下降。电中性气体N2随温度降低,击穿电压随温度下降出现波动。
  为分析普冷温区环境下温度对气体击穿电压微观机理的影响,本文采用Lennard-Jones模型结合反应速率理论研究了温度对气体综合碰撞截面的影响。数值计算结果表明,温度降低会使得气体的电离、吸附截面都增大。由于高气压下,气体初始碰撞截面极大,温度变化后,电离、吸附碰撞截面都趋于饱和,两者增长率接近,且电子在电场中获得能量较低,因此温度变化导致气体碰撞截面变化后对气体击穿电压的影响不明显。在低气压下,由于气体初始碰撞截面较小,电离、吸附截面具有较大的变化空间,同时电子在电场中获得的能量较高,因此温度变化导致碰撞截面变化对气体击穿电压有明显影响。
  为进一步分析低温、低气压环境下降温过程对SF6和CF4气体击穿电压存在相反的影响情况。本文利用COMSOL多物理场软件对其电离和吸附反应产物生成速率进行了仿真研究。仿真结果表明,温度降低,气体电离和吸附反应速率都增加;强电负性气体SF6,吸附反应速率增幅大于电离反应速率增幅;电负性偏弱的气体CF4,电离反应速率增幅大于吸附反应速率增幅。
  本文对普冷温区气体放电的研究是对SF6替代气体研究的外延,可以在一定程度上解决极寒地区气体绝缘问题。同时,本文从实验,理论计算,仿真模拟三个角度全面的分析了普冷温区条件下温度对气体放电击穿机理的影响,对极寒地区气体绝缘设计也具有重要意义。
[硕士论文] 田媛
电力系统及其自动化 哈尔滨理工大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,高压直流输电发展迅速,远距离大容量输电线不断增加,故障种类和故障几率也随之增加,线路故障点定位的不准确性将会延长维修时间,从而延长线路断电时间,造成严重的经济损失。因此,快速与准确的检测输电线路故障点对保证大容量高压直流输电的可靠性和稳定性以及用户用电质量具有重要意义。
  电磁波在远距离输电线路中传播时,输电线路可等效为长线;当电磁波在长线模型中传播遇到阻抗不匹配点时会产生反向传播的反射波,据此本文提出了适用于高压直流远距离输电线路故障检测与定位的分布式多脉冲源耦合故障检测与定位的新方法。将多个分布式信号发生装置产生的信号注入直流输电线路中,通过信号接收检测装置从直流输电线路检测反射波信号,数据处理终端分析所述反射波信号的特征,根据一组反射波信号判断直流输电线路是否发生故障,并通过耦合运算确定故障发生位置。仿真结果表明,对于高压远距离直流输电线路的故障,采用分布式多脉冲源耦合故障检测与定位方法对其进行检测,得到的波形辨识程度高,故障波形清晰,可以准确识别高压远距离输电线路中的各类故障并检测故障距离。为了确定反射脉冲起始点,提高线路故障定位精度,采用小波分析法对脉冲波头时刻及反射波波头时刻进行标定,得到较为准确的波头时刻。将通过小波分析确定的波头时刻作为输入,故障距离作为输出,用BP神经网络算法进行建模与训练,最终得到合理的BP神经网络故障定位模型。
  分布式多脉冲源耦合故障检测与定位方法能够有效的提高高压远距离直流输电线路的故障定位的准确率,能够在线监控高压远距离直流输电线路的故障并提高故障判断的的可靠性和故障定位的精确性,保障电力系统安全稳定运行。
[硕士论文] 张钊瑞
电气工程 广西大学 2017(学位年度)
摘要:特高压输电工程的建设一直都是国内外能源领域研究的焦点,中国的第一条特高压直流输电工程——云广线(云南-广东±800kV特高压直流输电线路)的建成更是对特高压输电工程诸多方面具有显著优点的见证。在远距离大容量方面以及应对目前日益紧张的输电走廊和日益严重的空气污染方面都具有不可替代的优势。未来中国更是要在“十三五”期间建成“四交六直”10个工程,不仅如此,未来还会有更多的特高压工程会投入运行,这都体现了特高压输电在先进性、可靠性、经济性和环境友好性等方面的特点。±800kV特高压直流输电工程是世界上运行中的电网中电压等级最高的,而且将来±800kV也将作为直流输电最主要的电压等级。因此对特高压直流输电过电压的影响以及限制过电压的措施进行深入研究,对以后特高压工程的建设可以提供参考和意见。本文中选择目前国内外研究特高压最为普遍使用的电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC作为仿真研究工具。仿真模型是根据云广±800kV特高压直流输电工程的运行参数而搭建,云广线也是世界上第一个投入商业运营的并获得国家优质工程金奖的特高压直流输电工程,所以很具有代表性和参考价值。文中针对平波电抗器的对称分置、不对称分置与不分置三种布置方式下,依次对高端Y/Y换流变阀侧、双12脉动换流单元中间母线电压、阀顶电压、上组12脉动换流单元中间母线电压,四点处电压进行了仿真比较,并从经济技术方面考虑选用了平波电抗器分置的布置方案。本文首先对交流侧单相和三相接地故障时,整流和逆变侧交流滤波器的C1处、换流阀阀顶处、直流线路进出口以及线路中点处,对以上各点的电压进行了仿真分析,并对比较严重的过电压现象进行了理论的分析。然后把直流线路均分成若干段,并对其中每个节点分别进行接地短路的实验,仿真出非故障极各点的电压波形,发现中点附近发生故障时,健全极的过电压情况是最严重的,并结合行波理论从理论上阐述了过电压的产生的机理。最后本文介绍了影响过电压水平的因素,并且提出限制过电压水平的措施。
[硕士论文] 李伟卓
电气工程 哈尔滨理工大学 2017(学位年度)
摘要:油纸绝缘的性能受内部的微水含量的影响,当微水含量增大时油纸绝缘的各项性能均会变差。由于生产工艺以及老化等因素的影响,油纸绝缘内部不可避免地存在着微量的水分,所以研究微水在油纸绝缘内部的传递规律有着很强的实用性。目前国内外对于微水传递的研究主要集中在0℃以上的区域,所以本文将对低温环境下的降温过程展开研究。
  本文对降温过程中微水从油纸绝缘析出的动态过程进行仿真分析,将整个过程分为扩散与析出两个部分进行讨论,构建合适的仿真模型与仿真环境。模拟不同条件下微水扩散的过程,探究温度以及其他因素对于扩散速度的影响;模拟油纸绝缘中微水析出的过程,探究在低温的环境下析出的微水凝结成冰后沉降的规律;最后设计实验对得出的扩散规律进行验证。
  研究结果表明:当在低温的环境下发生降温时,油纸绝缘中绝大部分微水会因为油中水分溶解度的下降而析出,析出的微水会在极短的时间内凝结成冰逐渐沉积在油箱底部,油纸绝缘中只有小部分微水会从油中扩散进入纸板中。整个扩散与析出的过程受温度的控制,当温度降低的时候,微水扩散的速度减慢,凝结成冰的微水沉降到油箱底部的时间也随之增加;当温度足够低的时候,微水扩散的过程趋于静止,油箱中有一部分冰也会因为沉降速度过慢而悬浮在变压器油中。
[硕士论文] 沈湘东
电气工程 哈尔滨理工大学 2017(学位年度)
摘要:以SF6为绝缘气体的GIS中的隔离开关在动作过程中会产生特快速暂态过电压(VFTO),将对变压器、二次设备造成损伤,对SF6的放电性进一步深入研究,可以改善绝缘配合使SF6使用更加合理。本文采用一维自洽流体力学模型,引入流体的对流-扩散机制,建立了SF6气体电极介质覆盖的纳秒脉冲放电模型。
  在纳秒脉冲作用下的电极介质覆盖SF6放电过程,带电粒子将在介质覆盖层上快速积累,覆盖层和气隙交界面处各带电粒子浓度剧烈变化将对计算方法的稳定性提出更严格的要求。本文采用MacCormack差分格式进行离散求解,此格式不但具有二阶精度,而且是一种反耗散的稳定格式,能在保证稳定性的前提下,兼顾计算精度、计算量和收敛速度的要求。
  本文在称覆盖以及单侧电极介质覆盖条件下,通过改变外施纳秒脉冲的电压幅值及上升沿、气隙距离、覆盖层的厚度及相对介电常数、压强等外部参数的方式,理论研究了纳秒脉冲下SF6电极介质覆盖放电特性,以及放电过程带电粒子的运动行为与间隙电场依赖关系,获得了放电过程间隙的电流、位移电流和传导电流的分布。结果表明:双侧覆盖时在纳秒脉冲下气隙中将出现双极性电流,在上升沿处第一个幅值较小的脉冲是由外电压快速变化引起的,外部参数对放电的剧烈程度存在着显著的影响;阳极侧介质覆盖层上积累电荷的过程总体分为快速上升、缓慢上升和再次快速上升三个阶段,受到外部参数变化将出现明显变化并且和传导电流变化密切相关;在发生放电前电场基本均匀分布在气隙上,发生放电后则主要集中在阳极侧介质覆盖层附近。仅阳极覆盖时传导电流密度以及介质覆盖层上电荷密度变化与双侧覆盖时变化接近,而电场主要集中在两侧。仅阴极覆盖时传导电流密度以及介质覆盖层不存在缓慢上升的阶段,电场主要集中在阳极侧。
[硕士论文] 瞿梁
电气工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2017(学位年度)
摘要:我国经济的快速增长伴随着电需求迅速扩大,电力系统规模也在逐渐扩大,对电网的安全运行和可靠供电提出了更高的要求。泰州地区满足用户的电力需求和经济需要不断增加地区内的装机容量、建设网架结构。泰州电网是江苏的重要枢纽,影响着江苏电网甚至华东电网的安全与稳定。泰州地区由雷击引起的输电线路跳闸事故呈上升趋势,已严重影响电力系统的正常运行,急需总结分析并提出相应的改进措施。为解决泰州地区输电线路的防雷措施不足的问题,本文在详细了解全面的防雷措施的前提下进行了防雷方案的研究。
  本文首先认真分析泰州地区雷击现状,对该地区电网概况、输电线路进行统计。认真分析了泰州地区的雷电环境和雷击跳闸情况,总结出该地区雷击跳闸原因的一般规律。然后对泰州地区常用防雷技术措施进行试验分析,验证这些措施的应用效果,包括降低接地电阻、增加防雷设备和其他防雷技术。
  对输电线路雷击跳闸风险等级划分,并以泰州地区110kV生马线为例,进行雷击跳闸风险评估,根据评估结果提出针对性具体的防雷改造措施,包括:提高线路杆塔的绝缘水平、降低杆塔接地电阻,减小避雷线保护角、使用线路避雷器以及采用不平衡绝缘等,减少该线路雷害事故的发生。通过防雷治理前后数据表明,基于线路风险等级划分的防雷技术应用效果显著。
[硕士论文] 李勋
电气工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2017(学位年度)
摘要:舟山群岛地处长江入海口,长期以来,岛际之间交通不便,电网结构较为薄弱。与大陆电网相比较,舟山电网检修人员因为海洋阻隔,人员难以及时到达现场,无法第一时间掌握故障设备运行的关键数据。
  自2009年以来,公司开始推行以在线监测及带电检测为主的状态检修工作模式。通过实时在线监测数据的上传,结合定期的人工带电检测工作,工作人员可以在办公室随时监控设备运行状态,第一时间对故障做出判断和分析,及早制定检修方案,及时赶赴现场进行抢修作业,提升了工作效率。但是,由于省公司推行的在线监测装置配置方案及带电检测方案缺乏对于海岛地区实际情况的针对性,因此,作者在本文中主要就这两种检测技术在舟山电网中的应用做了研究和改进。
  本文首先分析了舟山电网的地理特点,介绍了课题研究的背景及意义,综述了带电检测结合在线监测技术的综合检测手段的发展及现状以及在浙江电网的应用现状。
  第二章介绍了带电检测及在线监测技术的原理以及应用研究。重点介绍了特高频检测法、超声波检测法、红外检测法、油中溶解气体分析法等。
  第三章介绍了舟山电网的特点以及在线监测、带电检测技术在舟山电网的应用现状与问题。
  第四章分析提出了适应舟山电网的在线监测装置配置方案,强化了针对海岛地区变电站重点设备的在线监测装置重点配置,并对相应的带电检测方案进行了优化,适当延长了检测周期,减轻了人工作业压力。
  第五章结合实际工程案例,介绍了适应海岛地区的一体化在线监测系统解决方案,并引用作者在工作中遇到的实际案例,分析了方案配置的合理性及优越性。
  最后对综合带电检测及在线监测技术在舟山电网的应用进行了总结以及工作展望。并提出了不足。
[硕士论文] 邵攀屹
高电压及绝缘技术 广西大学 2017(学位年度)
摘要:当今社会飞速发展,所伴随着对电能的需求也越来越大,其中架空输电线路的安全运行对于电网的稳定运行十分重要,所以高压输电线路对于雷电的防护变得极为重要。根据电网的输电线路实际运行统计表明,雷击是引发输电线路出现闪络而跳闸的重要因素,尤其在我国南方地区雷击事故频繁发生。本文为了大幅度降低雷击造成的跳闸事故发生率,针对一些传统的防雷理念的不足之处,提出并研发了一种可以利用爆炸气流来达到深度抑制建弧的防雷间隙。
  因此本文对爆炸气流抑制建弧的机理进行分析,建立了爆炸气流冲击波模型,将爆炸气流等同于爆炸冲击波来分析,同时从电弧的各项特性参数如温度,直径,电位梯度等出发,分析了电弧的发展变化。分析了电弧的能量变化过程,建立了电弧能量平衡模型,从能量角度对于电弧散热方式进行分析,主要有对流,辐射,热传导三种散热方式,结合爆炸气流灭弧的过程中,通过横吹和纵吹两种作用,加强了对流的作用,同时使得电弧通道被改变,加强了电弧的对流散热,使电弧急速冷却,达到电弧熄灭的温度条件,使得对流散热功率远远大于产热功率,从而打破能量平衡,达到了建弧抑制的效果。其次,根据电弧能量平衡理论建立气流耦合电弧的模型,利用Fluent仿真软件对爆炸气流灭弧的全过程进行仿真模拟,得出其中的温度场和速度场的分布图,直观的表明了能量体被触发后产生了速度极高的气流并迅速膨胀至整个灭弧空间,持续冲击电弧使得电弧能量平衡迅速被彻底破坏,温度迅速下降至常温,有效抑制了建弧。另外,对爆炸灭弧防雷间隙进行了冲压试验和工频电弧抑制的试验,并使用高速摄像机对实验过程进行了拍摄和记录,得出熄灭工频电弧的所用时间为3.8ms,使得电弧在建弧阶段就被熄灭,通过理论和试验结合充分表明了研究成果的有效性。同时通过实际的挂网运行,对于电网输电线路的安全运行也取得了显著的成效。
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