当期目录

2023年 第4期    刊出日期：2023-04-30

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电弧研究与分析

基于主成分分析和决策树的故障电弧识别方法

林靖怡, 武建文, 李奎, 邵阳, 王尧, 马明顺, 夏尚文, 佟子昂

2023(4):  1-7.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.001

摘要 ( 246 )   HTML ( 16)   PDF (2213KB) ( 177 )  

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针对故障电弧产生时故障电流受负载影响较大、不易识别的问题,提出基于主成分分析与决策树的故障电弧识别方法。采用主成分分析法对有故障电弧产生时电流的8种时域特征参数降维处理,将去除冗余信息后的3种主成分作为特征值输入决策树,建立分类模型。所提方法能有效简化决策树分类模型,减少故障电弧识别时间,故障电弧识别准确率可达95%。

SF₆/N₂混合气体断路器弧后击穿特性研究

李金儒, 李静, 刘树鑫, 李雪

2023(4):  8-14.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.002

摘要 ( 241 )   HTML ( 3)   PDF (2068KB) ( 134 )  

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以SF₆和SF₆/N₂混合气体为研究对象,建立交流电源、单一喷口、固定电极条件下的电弧模型。通过结合Mayr电弧模型的方法研究替代气体断路器弧后热击穿特性;采用两项近似法求解玻尔兹曼方程,计算混合气体临界击穿场强并与替代气体断路器模型实际场强比较,研究弧后电击穿特性。研究结果表明,在SF₆/N₂混合气体中SF₆含量较高时弧后击穿特性表现与纯SF₆气体断路器弧后击穿特性表现比较接近,说明其基本具备SF₆气体的弧后击穿特性,可以实现对于SF₆气体的替代,为SF₆替代气体断路器的研发提供理论依据,对于替代气体断路器重击穿问题的研究也具有参考价值。

不同灭弧介质下直流燃弧特性实验研究

郭红斌, 张涛, 汤建方, 马驰, 李忠翔

2023(4):  15-20.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.003

摘要 ( 245 )   HTML ( 5)   PDF (1592KB) ( 222 )  

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为探究H₂、N₂和不同混合比例的H₂ - N₂混合介质的燃弧特性,搭建了可视化电弧实验平台。设计了“圆台-平板”碳触头结构稳定电弧,利用高速摄影仪拍摄电弧形态及电压、电流探头采集电弧电气量,测试不同介质的电弧特性,分析气体电弧的电弧电压组成及近极压降的提取,比较多组混合气体下电场强度。实验表明H₂ -N₂混合气体的弧压随着H₂含量增加而上升,可为直流接触器气体介质的选择提供参考。

GIS内部故障燃弧压力及温度特性研究

王志宁, 彭海波, 邹顺

2023(4):  21-27.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.004

摘要 ( 204 )   HTML ( 4)   PDF (1581KB) ( 133 )  

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为了降低气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)内部燃弧故障的发生频率,减轻燃弧故障对人身安全及设备造成的危害,根据ZF32-126 开关设备的各项参数指标,在标准压力和温度计算模型的基础上考虑了内部故障燃弧对气体本身的影响,采用改进的计算模型,计算了故障燃弧下SF₆热力学参数。在此基础上将SF₆热力学参数应用于压力和温度计算模型,得到了内部故障电流为40 kA情况下,ZF32-126开关设备各气室在不同保护时间下的压力和温度上升特性,以及不同保护时间下外壳的最大烧蚀程度及平均烧蚀速率,验证了改进标准算法具有更高的精确度。

交流继电器电弧动态特性仿真分析

谢雅霜, 鲍光海

2023(4):  28-33.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.005

摘要 ( 223 )   HTML ( 5)   PDF (1566KB) ( 155 )  

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继电器触头分断过程中产生的电弧是造成触头电烧蚀进而导致继电器失效的主要原因之一。为了方便分析交流电弧物理特性,通过对Fluent进行二次开发,基于流体动力学方程、电磁场方程建立三维交流电弧的磁流体动力学(MHD)模型。结合触头的实际运动过程,计算分析交流继电器分断电弧的动态过程。通过与实测数据进行对比,验证了电弧仿真的准确性,对进一步了解交流电弧特性及优化产品设计有一定的指导意义。

基于超高频和声学成像联合检测的开关柜局部放电研究

徐晓刚, 侯春光, 陈正擎

2023(4):  34-39.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.006

摘要 ( 198 )   HTML ( 5)   PDF (1908KB) ( 202 )  

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局部放电是电器设备在长时间运行过程中绝缘劣化的表现,会导致设备绝缘击穿,及时发现局部放电极为重要。基于局部放电过程中伴随的物理现象,提出一种基于超高频和声学成像联合检测的方法。通过超高频传感器对4种缺陷放电的信号采集,分析这4种类型的图谱分布特征和统计特征,实现对4类缺陷放电故障的识别分类;通过螺旋麦克风阵列对局部放电过程中发出的声信号进行采集,通过波束形成算法对放电的声信号进行处理,以图像的形式显示出放电声源的位置,可以实现对开关柜局部放电声源的定位和放电故障缺陷识别。

电器设计与探讨

轨道交通车辆直流继电器自主化设计

尹智勇, 李雨, 李亮

2023(4):  40-46.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.007

摘要 ( 288 )   HTML ( 4)   PDF (2350KB) ( 98 )  

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对进口继电器的防护系统、磁路系统、接触系统及灭弧方式等关键技术进行深入研究,针对其大电流分断能力、强制导向结构、耐特殊环境、长电寿命、高机械耐久性的特点,提出了自主化攻关设计。利用三维集成设计、电磁仿真和结构强度分析等技术,实现了轨道交通车辆继电器关键核心技术自主可控,提升了轨道交通产品的竞争力。

智慧小型断路器电动操作机构的结构设计与分析

魏波, 赵质胜, 赵明, 盛勇兵, 任昌宾

2023(4):  47-55.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.008

摘要 ( 276 )   HTML ( 4)   PDF (3106KB) ( 209 )  

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智慧小型断路器在某些用电场所和用电设备中有不可替代的作用。具体对智慧小型断路器电动操作机构的结构进行设计,包括位置开关的布局、运行逻辑的分析、电机选型、齿轮系统传动比的计算及齿轮设计等,将理论计算结果与实际产品数据进行穿插引用和对比,验证了设计方法与设计思路的可行性。能为同类产品的设计提供参考,有效缩短研发周期。

一种低功耗磁保持继电器的研究

朱金保

2023(4):  56-60.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.009

摘要 ( 231 )   HTML ( 4)   PDF (1074KB) ( 163 )  

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针对JB/T 10923—2020中两项技术指标要求:不小于5.5 mm的电气间隙和短路电流承载能力,提出一种采用双稳态磁保持电磁铁作为驱动器的磁保持继电器。首先对电气间隙、短路电流承载的类比设计等进行阐述,其次对降低电磁铁功耗进行设计、仿真分析。最后,得出电磁铁能够提供足够的电气间隙和高短路电流承载能力所需的行程和力,同时提供了一套工程设计思路及方法,为电磁铁的低功耗优化设计提供参考。

分布式电源及并网技术

大功率电气控制箱散热结构设计

郭庆

2023(4):  61-66.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.010

摘要 ( 207 )   HTML ( 7)   PDF (1489KB) ( 117 )  

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基于热传导微分方程、流体运动控制方程及辐射换热方程,建立电气控制箱耦合传热的数学模型。在电气控制箱稳态工况下,对三维温度场和气流场进行数值计算,并进行相关温升试验,计算结果和试验结果较相吻合,误差满足工程实际需求。最后,指出载流回路的最高温度部分和散热规律,计算载流回路辐射换热量在总散热的比重,仿真不同载流回路发射率及不同散热柜体结构下载流回路的温升情况。结果表明,通过提高载流回路表面发射率和采用将顶部帽檐改为开百叶窗方式可有效降低电气控制箱温升。

分布式光伏逆变器无功优化与安全提升装置的研制

薛冰, 杨欢红, 葛云芳, 刘书培, 程丰平, 柴磊

2023(4):  67-71.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.011

摘要 ( 278 )   HTML ( 2)   PDF (1063KB) ( 130 )  

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针对规模化分布式光伏接入配电网引起的配电网孤岛效应保护不可靠、过电压、无功紊乱、倒送故障电流等不利影响,提出一种分布式光伏逆变器无功优化与安全提升装置。通过设计的过电压快速保护电路、防倒送故障电流电路、孤岛辅助保护电路、无功优化电路等,装置能有效提升分布式光伏接入配电网的适应性,具备良好的实用价值。

BOOST结构太阳能收集电路MPPT控制及性能优化研究

郑钊, 郑金兵, 郑明才, 赵小超, 赵晋琴

2023(4):  72-78.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.04.012

摘要 ( 182 )   HTML ( 2)   PDF (1417KB) ( 173 )  

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为最大化太阳能电收集效率,对BOOST结构太阳能收集电路运行行为进行研究,分析收集电路在不同工作状态下,光伏电池输出电流以及输出功率的特点。针对常规BOOST结构太阳能收集电路在MPPT控制下存在的问题,提出一种动态串入限流电阻的改进措施,确保MPPT控制目标的全过程实现。理论分析及仿真实验表明,控制BOOST结构太阳能收集电路的运行行为可实现光伏电池的最大功率输出,并使收集电路性能得到优化。