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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] 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] 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] 霍亚泽
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:目前,核电作为一种清洁能源,如何高效、安全地利用核能进行发电,已成为国家体现电力水平、核能技术水平以及制造水平等方面实力的重要标志。而日本福岛核电因失去厂用电所导致的一系列问题,使核电厂厂用电研究逐渐升温,通过建模分析计算出核电厂失去厂外电源的概率,对于核电厂的安全分析具有重要意义。
  本研究结合具体核电厂实例,分析核电厂厂用电设计原则及厂外电源的含义,对某核电厂主接线设备进行建模,通过定量分析计算,得出其失去厂外电源的概率分析。另外,通过对高压配电装置目前存在的几种型式进行分析比较,结合厂址所处区域环境特点,研究不同配电装置型式对于此核电厂的适用性特点,为滨海核电厂推荐出最合理的配电装置。同时,通过研究,提出了一些核电厂运行的必要预防和限制措施,避免由于设备原因以及人为原因造成事故,以便最大限度的减小事故发生几率。结合以上研究分析,希望能为后续核电厂建设的高压配电装置选择提供一定的参考意义。
[硕士论文] 王金霞
农业工程;农业电气化与自动化 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:随着高压和超高压输电的日益推广以及线路电压等级的不断提高,一些电网的污闪事故频繁发生。所以,高效、准确地获取绝缘子污秽等级对保障电网的安全运作有着十分重要的作用。如今,国内外对绝缘子污秽状况检测的方法主要包括:等值盐密法、泄漏电流法、频谱法等。以上方法虽然有一定的可行性,但是大多数都是对单片绝缘子进行实验分析,缺少对整个绝缘子串的研究。根据发热范围内绝缘子外观会发生改变的特点,本文提出了以红外热像图像处理为基础的污秽绝缘子诊断方法。
  本文通过对获取的绝缘子红外热像图进行基于彩色图像的处理方法来实现对该样品绝缘子的污秽等级判别,解决了现有绝缘子污秽程度测定方法操作复杂、容易产生漏判等问题。具体方法如下:
  (1)将现场拍摄的绝缘子红外热像使用二步法完成去噪(即先使用中值滤波去除脉冲噪声,再使用小波自适应扩散法去除高斯噪声)过程,来实现对绝缘子热像图的滤波;
  (2)对于绝缘子红外热像的颜色特征,使用RGB图像中的R分量构成的R分量图以及改良的OTSU分割算法(即将传统的OTSU算法与小波变换相结合)获得二值图像;
  (3)对获得的二值图像完成两次数学形态学校正,从而获取污秽绝缘子的积污区域;
  (4)使用统计学中的方法获取积污区域R通道的5个特征分量,包括面积周长比、最大值、最小值、极值、标准差以及最小外围椭圆长短轴比,然后利用BP神经网络进行训练,建立彩色图像污秽级别检测模型。
  本文在室温10℃~30℃之间,相对湿度为78%~91%的条件下获取七台河市供电中心中保持工作状态的绝缘子红外图像进行算法验证。每当完成一张红外图像的拍摄工作,均会依照GB/T5582-4993的标准对图像中绝缘子的污秽级别进行记录。分别选择0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ污秽等级的XP-70瓷绝缘子红外热像图,共500组当作样本,对该系统进行重复测验,最终的分级筛选精确性能够达到91%。从实验结果分析可得,通过把绝缘子的外部特征变化和其红外图像的特征进行综合分析,完成对绝缘子污秽级别划分的方法是行之有效的,该方法精确度很高,能够为接下来针对复杂自然环境中绝缘子污秽级别划分的实验研究工作提供一些研究基础。
[硕士论文] 胥智勇
电气工程 哈尔滨理工大学 2017(学位年度)
摘要:在潮湿的环境下,水分子会在电场的作用下进入电力电缆交联聚乙烯绝缘中并逐渐形成水树枝结构,水树枝的存在不仅会劣化绝缘的机械和介电性能,而且长期发展会形成电树枝造成永久性破坏。因此,研究聚乙烯水树枝老化的内在机理对电力电缆的安全运行十分重要。
  本文采用水刀电极法对试样进行加速水树枝老化实验,主要分为两部分:(1)分子结构对聚乙烯耐水树枝老化能力的影响。试样为主链带有长支链的LDPE、主链带有大量短支链LLDPE和主链具有极少短支链的HDPE;(2)交联度对聚乙烯耐水树枝老化能力的影响。通过向聚乙烯基础树脂中加入不同含量的交联剂得到不同交联度的XLPE试样。其中LDPE采用过氧化物交联法,而LLDPE则采用新型的紫外光辐照交联法。利用DSC对试样的熔融-结晶曲线进行测量、利用PLM和SEM对其球晶和片晶进行观测、并利用DMA和电子拉力机对试样的动态热机械曲线和应力-应变曲线进行测量。结合水树枝的生长机理,分别从聚乙烯的结晶形貌和片晶之间分子链的缠结两种角度,解释分子结构和交联度对聚乙烯耐水树枝老化性能的影响机理。研究发现:
  与LDPE和HDPE相比,LLDPE的耐水树枝老化能力强。原因在于LLDPE密集的短支链分子结构,大量的短支链促进了片晶之间的缠结,水分子在LLDPE非晶相中需要更多的能量与时间来破坏这些缠结分子链,并且这些缠结分子链在一定程度上也会抑制片晶在水分子挤压力下产生的滑移,这就相当于削弱了电致应力的破坏作用,抑制了水树枝的生长。
  从熔融-结晶曲线和PLM、SEM观测结果可知,随着试样交联度的升高,XLPE三维网状结构增强,抑制了球晶和片晶的生长,使其结晶度下降,无定形区域面积增大,理论上会促进水树枝的生长,但交联使其形成的三维网状结构限制了材料内部水分沿电场方向发生形变挤压材料形成水树枝的能力。从实验结果可知,交联形成的三维网状结构在提高材料耐水树枝能力上起主导作用。
  从动态热机械曲线和应力-应变曲线可知,交联度越高的XLPE,α松弛强度越弱,应变硬化现象也越明显。交联键能够有效加强非晶区分子链的缠结行为,在电致应力应力作用下的片晶之间的滑移与破坏变得更为困难,从而提高了抑制水树枝生长的能力。
[博士论文] 赵涛
电气工程;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:运行中的电力变压器会受到各种冲击电压的作用,是导致现场变压器绝缘故障的主要原因之一。气泡和纤维素颗粒的存在将降低变压器油的绝缘性能。气泡和纤维素颗粒对变压器油冲击击穿特性影响研究对于掌握变压器油绝缘的冲击击穿机理,获得变压器油间隙的冲击击穿特性具有重要的科学价值和工程实际意义。
  本研究主要内容包括:⑴研究了冲击电压波形对变压器油间隙击穿特性的影响。根据试验要求设计搭建了一套基于固态开关的冲击电压发生器,可以产生满足试验要求的多种波形参数的冲击电压。采用波形参数分别为1.4/50μs,14/220μs,80/850μs和240/2400μs的四种正极性冲击电压对25#矿物变压器油中稍不均匀电场间隙进行了冲击试验,获得了油间隙击穿电压和击穿时间随冲击电压波形参数的变化特性。⑵研究了纤维素颗粒含量水平对变压器油冲击击穿特性的影响规律。通过对低、中、高三种纤维素颗粒物含量水平油间隙在4种冲击波形下的击穿试验,获得了不同纤维素颗粒含量油间隙击穿电压的分布规律。对纤维素颗粒在冲击电压和交流电压作用下的运动特性进行了试验观测,获得了不同冲击电压波形下油中纤维素颗粒的运动和聚集特征,解释了不同冲击电压波形及不同纤维素颗粒含量水平对油间隙击穿特性的影响机理。建立了冲击电压下纤维素颗粒在油间隙中的动力学数值模型,从理论上研究了纤维素颗粒在不同波形冲击电压下的动力学行为,对比了电压波形、颗粒大小对纤维素颗粒运动特性的影响。计算分析了冲击电压作用过程中,纤维素颗粒运动对间隙电场分布的影响。从纤维素颗粒的运动机制角度,揭示了纤维素颗粒高含量水平下油间隙U50%在240/2400μs冲击电压下显著降低的原因。⑶研究了变压器油纸绝缘不同水分含量情况下的气泡生成规律及气泡存在对变压器油间隙击穿特性的影响。通过对2%、4%和6%三种水分含量纸板的气泡生成模拟试验,获得了快速升温过程中各水分含量油浸纸板的气泡生成起始温度及气泡生成后的运动状态。对气泡在冲击电压和直流电压作用下的运动特性进行了试验观测,获得了不同冲击电压波形下油中气泡的运动规律。通过对存在气泡的油间隙在4种冲击电压下的击穿试验,获得了冲击电压下气泡对油间隙冲击击穿电压的影响规律。建立了1.4/50μs和240/2400μs两种冲击电压下气泡在油间隙中的动力学数值模型,从理论上研究了气泡在不同波形冲击电压下的动力学行为,对比了不同电压波形对气泡运动特性的影响。计算分析了气泡存在对间隙电场分布的影响,分析讨论了气泡生成及其运动特性可能对油间隙击穿特性带来的影响。
[硕士论文] 邱凯
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:气体绝缘金属封闭组合电器设备(GIS)因具有占地面积小、维护工作量少、绝缘性能优良、可靠性高等优点而被广泛应用于高压输电领域。随着电网电压等级和系统容量的不断增加,GIS设备的内部故障也随之增多,因此寻找有效评估GIS内部状态的方法亟为重要。作为GIS内部绝缘状态诊断和评估的常用方法,声发射局部放电的检测目前仅依靠幅值和相位实现放电模式的粗略识别,准确率较低,声发射信号中蕴含的丰富信息尚未得到有效应用,无法对GIS设备绝缘劣化状态和放电严重程度的评估和诊断提供有力的指导和支持,亟需开展相应的研究。
  本文基于模拟缺陷的实验室研究,通过实测获取了大量GIS设备高压尖刺、低压尖刺、悬浮、自由金属颗粒、沿面缺陷等五类典型绝缘缺陷声发射局部放电信号的幅值、相位、飞行时间等原始数据,依据不同放电类型谱图差异提取统计特征参量和分形特征参量,构造特征向量,获得了可用于局部放电模式识别的声发射信号的统计特征参量、分形特征参量以及综合二者构成综合特征向量等指纹特征,并运用BP人工神经网络实现了基于声发射信号指纹的局部放电缺陷模式的自动识别,经检验,使用BP人工神经网络采用综合特征向量进行放电模式识别研究的效果最好,沿面放电的识别准确率最高为94.1%,高压尖刺放电的识别率最低为75.5%,所提出的基于局部放电声发射信号的模式识别方法可应用于GIS设备绝缘状态的评估。
[硕士论文] 王剑
电气工程 三峡大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,三明市明溪县35kV输电线路由于雷击引起的线路跳闸事故越来越多,已严重影响电力系统的正常运行。为降低雷击跳闸率,增强供电可靠性,根据输电线路雷击闪络风险评估及差异化防雷性能的相关指导意见和雷电智能监测系统所得到的数据,以典型35kV线路雷击故障为例,分析统计输电线路走廊的雷电分布、自身线路特征参数差异、雷害状况差异。
  结合2013-2014年35kV架空输电线路雷击跳闸数据,根据塔形结构及接地、走廊地形地貌等参数确定线路雷电故障分布规律,总结易发生雷击跳闸线路所处的地形特点,并分析典型地形下雷击跳闸的原因,从分析结果上对三明县域地区110kV、35kV输电线路逐基进行差异化防雷评估,按照典型地形的不同,分析并提出了各种典型地形中架空输电线路的差异化防雷措施并选择实际线路进行实施验证,分析改造前后线路防雷性能变化情况。为今后三明地区110kV、35kV输电线路防雷技术提供借鉴。
[硕士论文] 唐超颖
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:随着经济和社会的发展,电力系统对设备的可靠性和紧凑性的要求不断提高,气体绝缘开关(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)代替传统的敞开式电气设备已经逐渐成为电网建设的主要方向。国内电力系统普遍认为GIS属于检修周期长的设备,其安全运行可靠性相对较高。但从近些年来GIS设备广泛应用之后的故障统计数据来看,GIS可靠性依然受到绝缘故障的影响。现有的研究成果表明:GIS设备发生绝缘故障之前,GIS设备会出现局部击穿,导致了局部放电(Partial Discharge,简称PD)的产生,局部放电进一步发展会演生成严重的绝缘故障,对GIS的安全稳定运行构成极大的威胁。在PD的高能电场作用下六氟化硫(SF6)会发生分解,生成CF4、 CO2、SOF4 SOF2、SO2和H2S等化合物。这些化合物与GIS内部的局部放电类型、局部放电严重程度和局部放电发展趋势之间有极为密切的关联关系。鉴于此,本文开展局部放电作用下SF6分解实验研究。
  作者通过对现场某变电站局部放电事件和局部放电类型进行调研分析,找出了最容易导致GIS内部局部放电的缺陷,并基于调研成果建立实验平台,开展五个电压等级下240小时的局部放电作用下的SF6分解实验研究,分析了SF6分解产物的种类、含量和速率随外加电压和实验时间的变化关系,找出能为现场GIS状态评价和故障诊断提供参考的产物类型。
  研究结果表明:现场最容易导致GIS局部放电的缺陷类型是自由粒子;现场GIS局部放电作用下SF6分解产物有CO2、CF4、H2S和SO2这4种,这4种分解产物可以用来反映GIS气室内部SF6分解情况以及放电性故障严重程度和发展趋势;CO2、CF4、 H2S和SO2这4种分解产物的含量和产气速率均随着外加电压的升高和实验时间的延长而增加,并且这4种分解产物的含量和速率均满足关系式:SO2>CO2>CF4>H2S;当现场GIS气室内部产生了CO2和SO2时,变电站值班人员要引起注意,此时GIS内部可能存在初期的绝缘故障,要加强跟踪。此外,生成H2S和CF4的条件较为苛刻,也即这两种产物对应的故障较为严重,如果在现场GIS气室检测到这两种分解产物,应加强跟踪,并汇报上级部门,及时开展相关的检修工作。
[硕士论文] 刘意
控制工程 三峡大学 2017(学位年度)
摘要:在全球经济高速发展的今天,人类的科技发展日新月异。围绕我们身边的生产及生活中的各行各业的稳定发展都离不开用电,电量的需求量随之日趋增大。因此,提高电气设备的稳定性和安全性是我国电力行业的首要工作。电气过电压保护技术对于电力行业的发展来说有着十分重要的影响,科学有效的电气过电压保护技术可以最大程度的保障电气设备的安全性,并且能够提高电气设备的应用寿命。我国电力行业还处在发展过程中的重要阶段,电气过电压保护技术的研究可以有效的推动电力行业的发展,提高电力行业的经济效益,从而为人们的生活提供便利,促进电力行业的长远发展,对我国的经济建设来说也有着十分重要的作用。
  水电站常常设计建设于偏远地区,常受雷击过电压的干扰。水电站过电压防护工程是一项技术要求相对较高的综合防护工程,涉及多方面的因素,需要针对不同的系统分别加以保护,同时又要考虑多个系统的协调工作,在工程中不能造成对系统的任何影响。本文分别对兴隆水利枢纽水电站外部、内部及综合防过电压技术进行了初步探索。同时通过理论结合实际的方式逐一对本电站重要过电压设计方案进行论述,提出了在水电站划分雷击环境区域分区分级进行过电压防护及采取综合防雷保护措施的思考。兴隆水利枢纽水电站并网发电运行以来尚无雷击事故发生,实践证明,本电站过电压保护设计方案经受住了雷雨季节的考验,对其它水利枢纽水电站的防雷设计也具有一定的借鉴意见。
[硕士论文] 陶玉郎
雷电科学与技术 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:接地网是雷击电流的泄流通道,其在冲击电流作用下的散流能力决定了接地网的防雷保护水平。因此,研究冲击电流作用下接地网的冲击特性对合理设计防雷性能有重大意义,而接地网冲击散流过程中的土壤非线性击穿现象则是准确研究接地网冲击特性的重要因素,其与接地网的结构尺寸、土壤电导率以及冲击电流波形等因素有关。基于此,本文将采用电磁场分析方法中的FDTD数值分析方法,基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性击穿效应模型,建立接地网仿真模型,从接地网尺寸、土壤电导率以及冲击电流波形等角度来研究土壤非线性击穿效应对接地网冲击散流的影响规律。本文研究结果如下:
  (1)首先研究了土壤非线性击穿效应对单根垂直接地体散流特性的影响规律。结果表明,垂直接地体具有明显的横向和纵向散流特征,当土壤低频电导率为0.02S/m和0.005S/m时,垂直接地体横向散流半径分别约为0.5m和1.2m;接地极端部位置的纵向散流区域分别约为0.3m和0.9m。另外,暂态地电位升的变化特性与土壤低频电导率、注入的雷电流幅值和波头时间等密切相关,在考虑了土壤非线性击穿效应时,土壤低频电导率越小,电流幅值越大,电流波头时间越小,则暂态地电位升越大。
  (2)其次研究了土壤非线性击穿效应对接地网动态散流规律的影响。结果表明,1)土壤电导率越小,接地网面积越小,接地网的“边角效应”和“端部效应”越明显,暂态地电位升越大,暂态冲击阻抗越大;2)电流幅值越大,接地网的“边角效应”和“端部效应”越显著,暂态地电位升越大,暂态冲击阻抗越小;3)考虑了土壤击穿效应后的地电位升和冲击阻抗比未考虑土壤击穿效应的小,尤其在土壤电导率越小、接地网面积越小和电流幅值越大的情况下,差异越大。
  (3)然后研究土壤电导率、电流幅值、接地网面积对接地网的地表电位及跨步电压的影响。结果表明,土壤电导率越小,电流幅值越大,接地网面积越小,则跨步电压越大,地表电位峰值越大,且地表电位峰值随距离r的增大而减小的速度越快。因此,在接地网冲击特性的研究中,土壤菲线性击穿效应的影响不可忽略,本文研究方法和结果对接地网设计与研究具有一定的理论意义。
[硕士论文] 江祖伊
电气工程 广西大学 2017(学位年度)
摘要:在电力系统中,高压输电线路的输送距离很长,线路可能经过不同的地形地貌且距离地面高,因此,高压输电线路遭遇雷击的概率相比其他的电力设备要大很多。因此,输电线路的雷击过电压也成为了影响电网安全运行的重要因素之一。高压输电线路的雷击过电压有两种,一种是感应雷过电压,另一种是直击雷过电压,根据雷击部位的不同又可分为反击和绕击。高压输电线路在遭受雷击后会产生过电压促使线路绝缘发生冲击闪络,进而转变成工频电弧,引起线路跳闸。因此,对输电线路雷击过电压进行识别,这样就能对不同的雷击产生的过电压采取对应的措施,防止事故的发生,保证了输电线路的可靠供电。在电网进行防雷建设时,雷击过电压的识别对防雷的架构具有指导作用,为继电保护的整定提供了可靠依据,对输电线路故障的定位、预测都有着重要的参考意义。本文阐述了雷电流的形成机理,结合电力系统暂态的分析方法分析了雷电流作用于输电线路产生故障的原因,再对输电线路雷击过电压进行分类识别。借助电力系统电磁暂态软件ATP-EMTP对输电线路进行建模,得到对应的仿真模型,结合实例对输电线路各个类别的雷击过电压进行仿真,得到其不同故障类型下的暂态过电压信号。在此基础上,结合具有强大运算能力的Matlab软件来处理和分析雷击暂态信号,根据小波变换提取到具有区分度的7个特征量,从而对输电线路雷击过电压进行分类识别。在提取出不同情况下的特征量以后,得到识别的综合判据,同时依据电网运行长期积累的经验,对判据进行适当的修改,并设置相应故障类型检测到的雷击过电压进行识别分类,验证该方法具有一定的适应性。
[硕士论文] 李世荣
电力系统及其自动化 广西大学 2017(学位年度)
摘要:雷击作为一种巨大的扰动,对电网的安全性、可靠性和稳定性构成重大威胁并严重危及国民经济所有领域。输电线路雷击闪络后形成工频续流电弧,导致继电保护动作断路器跳闸,造成电力系统停电,同时还可能伴随金具出现安全隐患,绝缘子损伤,输电导线烧坏甚至断线等事故。针对现有防雷手段的瓶颈与缺陷,研究了一种具有普通并联间隙与切断工频续流电弧双重功能的爆炸灭弧防雷间隙。
  本文对电弧伏安特性、弧柱电位梯度、电弧温度、直径等参数特性进行了分析,研究了爆炸气流作用下电弧能量的变化过程,气流对电弧介质恢复强度的影响。分析了炸药的爆炸的物理特性,通过炸药爆炸的内部问题和外部问题建立爆炸模型,给出了爆炸冲击波峰值超压、正压作用时间和比冲量等参数的计算公式,分析了爆炸空气冲击波的形成与传播和对目标物的破坏作用,最后在积分法基础上,建立了爆炸气流作用下的电弧模型。利用FLUENT有限元软件对爆炸气流作用电弧的过程进行仿真模拟,对爆炸气流作用于电弧的温度场、速度场以及灭弧筒内不同位置的温度与速度变化情况进行分析,最后进行了爆炸气流触发响应时间试验、爆炸气流切断电弧试验以及灭弧时间测试试验,验证了爆炸气流切断工频续流电弧研究理论的正确性。从高速射摄像机与示波器采集试验图像和波形可知,工频电弧在刚刚形成时,灭弧防雷间隙迅速反应,立即产生高速爆炸气流冲击电弧,抑制电弧暂态发展过程,并在4ms左右切断电弧。进一步分析了爆炸灭弧防雷间隙装置的实际挂网运行情况,现场运行良好,未发生雷击跳闸事件,一致说明雷击时爆炸灭弧间隙装置能够快速动作,爆炸气流能够迅速有效切断工频续流电弧。
[硕士论文] 刘琳珊
电子与通信工程 汕头大学 2017(学位年度)
摘要:雷电,是大自然中一种常见的放电现象。当雷电放电的瞬间,一刹那所释放出来的能量,形成巨大的大电流与高电压,破坏力非常强大,给人类带来极大的安全威胁,严重影响了人们的日常活动。
  地球上每年发生闪电大约31亿次,平均每秒就有100多次。每个闪电强度可高达10亿伏,闪电的功率可达100亿千瓦,足见其能量之大,产生的危害可想而知。
  电力系统雷害事故特别是配电网雷害事故大约占到总事故的60%以上,变电所是电力系统的枢纽,一旦发生雷害事故,停电的影响面很大,直接经济损失较大,因此,要求变电站必须配置安全可靠的防雷保护。110kv变电站一般属于地区变电站,若受雷击将造成变电站站内设备受损、变电站附近地区停电,直接经济损失较大,间接经济损失更是难以估计。在1752年美国科学家富兰克林利用尖端接收雷电的方法发明了避雷针,后来人们把避雷针广泛应用到变电站的防雷上,保护了变电站免受雷电损害。
  本设计是以一个110KV的变电站为研究实例,该变电站处于城市中心地带,对于电力系统的稳定性要求较高,应采取各种防雷措施尽量避免变电站受雷击。设计者通过实地参观和了解收集了该防雷对象所处的地理位置、变电站的面积、变电站内的主要设备的布局和高度、进线和出线的回路数、站内主要建筑物的长宽高及分布情况,变电站所属地区的雷暴日及土壤的电阻率。本设计按国际电工委员会制定的标准和中华人民共和国国家标准对变电站进行设计,同时遵循两条原则:第一,最佳经济效益原则;第二,技术措施应经检验原则。本文主要完成了整个变电站的一次设备及建筑物的整体防雷方案,并针对雷电的绕击及雷电波设计出了具体防雷措施,实现了变电站的防雷保护。
  本文的整体防雷方案主要分为两个部分:一是对变电站受直击雷的防护;二是对变电站受雷电绕击及雷电波影响的防护。根据滚球法的理论知识,结合实地参观收集到的变电站的各项参数,通过设计避雷针的高度及摆放位置,来实现对变电站受直击雷影响的防雷保护,通过设计避雷线及安装避雷器来实现对变电站受雷电绕击和雷电波影响的防护。接着经过严格的验算和校验表明,所设计的避雷针高度,接地装置的接地电阻及其他防雷措施都能符合相关规程的规定,很好的保护变电站免受雷电的损害。最后还对变电站主要建筑开关室进行雷电绕击的防护,通过设计开关室天面防雷带及等电位连接等方法来防护。
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