为优化高压电缆交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料配方,采用凝胶萃取、热延伸、转矩流变仪和失重法研究材料交联特性,采用红外光谱表征XLPE热氧老化特性,并测试了XLPE的力学性能和电学性能.结果表明,随交联剂过氧化二异丙苯(DCP)含量增大,XLPE凝胶含量及交联速率增大、力学性能变化较小、交流击穿强度的温度敏感性降低.优先考虑交联特性,确定DCP含量为1.8 phr.随抗氧剂含量增加,XLPE交联度降低、热延伸率稍有提高.相比单独使用0.3 phr抗氧剂300的XLPE,抗氧剂1010和1035各以0.15 phr复配使用可发生协同作用,从而更显著地抑制XLPE中羰基的形成和热氧老化,还可以在不降低交联度的前提下,改善XLPE抗焦烧性,避免预交联对XLPE性能的影响,且该材料具有更优的击穿强度温度特性和更低的介电损耗.

对国产与进口两种220 kV电缆交联聚乙烯(XLPE)绝缘在90℃和135℃进行加速热老化试验,探究不同温度和不同时间的热老化条件对XLPE绝缘理化性能、力学性能和电气性能的影响规律,评估国产和进口 XLPE绝缘的热老化寿命.结果表明:热老化引发的氧化反应导致XLPE试样中羰基峰的出现,老化温度越高,羰基峰越明显.老化后,XLPE试样的交联程度增加,破坏了结晶区的晶体结构,使结晶度下降,导致力学性能总体上出现了劣化.老化试样的分子链发生了断裂、降解,在电场作用下载流子运动加剧,致使交流电气强度下降.热老化寿命评估表明,国产XLPE绝缘料的热老化寿命大于进口 XLPE绝缘料.综合对比各项性能表明,国产XLPE绝缘料与进口 XLPE绝缘料水平相当.

为实现220kV及以上等级交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘料研发,须对其基础树脂和成品料主要性能做出完整评价,并对比其与进口材料的差异.该文阐述国产220kV电缆绝缘料配方体系和生产工艺设计原理.以进口同等级绝缘料作为对比,通过萃取进口材料交联剂获得可供测试的提纯树脂,对比测试国产与进口绝缘料基础树脂的大分子结构和流变性能;对比分析国产与进口绝缘料XLPE的交流电气性能、热氧老化性能和交联性能.结果表明:国产基础树脂在分子量及分布、支化度、化学成分及流变性能上均与进口同等级电缆料基础树脂相近;国产220kV XLPE绝缘材料在击穿强度上与进口材料持平,且相比原始基础树脂在击穿性能上有所提高,介电损耗性能上优于进口材料;国产XLPE热氧老化性能、交联度和交联反应效率上优于进口材料,抗预交联性能上与之持平,国产材料相对更优的抗氧化性能导致交联剂用量偏大,交联反应产气量相对较大,但达到饱和脱气所需时间基本一致.

为进一步明确半导电屏蔽料中基体树脂的关键性能,选用国内外3种不同型号的半导电屏蔽料,分别对其微观结构进行表征,并对其电气、力学以及流变性能进行测试.结果表明:各屏蔽料的体积电阻率均较低,且电阻率温度稳定性均良好.进口屏蔽料基体树脂中的丙烯酸酯含量更高,具有更大的极性,材料的力学韧性更优.同时,进口屏蔽料的假塑性更强,在一定剪切速率范围内可以通过适当提高剪切速率以降低材料的黏度,提高流动性从而降低能耗,提高生产效率.基于实验分析结果,提出将材料的极性大小或酯含量,作为反映半导电屏蔽料中基体树脂的关键性参数.

受试验设备、试验方法及环境因素的限制,利用试验的方法测量长空气间隙的50％放电电压U50时,试验结果与客观真值存在偏差.以阀塔均压罩对地构成的长间隙放电试验为例,建立了"升降法"测量U50不确定度分析方法,对试验结果的不确定度从试验方法、高压发生器测量系统、测试过程中的温湿度变化等方面进行计算分析.研究表明,试验结果的不确定度同现有长空气间隙的放电电压计算模型的计算结果偏差处于同一数量级,在验证放电电压计算模型的有效性时,有必要将试验值本身的不确定度纳入考虑;高压发生器测量系统引入的不确定度最大,提高高压发生器的测量及控制精度,适当减小"升降法"的加压极差,能减小50％放电电压的测量不确定度.

近年来,随着超高压输电技术的井喷式发展,高压交流电缆电缆料的国产化势在必行.简要分析了国内外电缆料性能的差距,通过分子链结构调整、加工工艺改进和杂质控制等技术手段研发了新型国产220 kV高压交流可交联聚乙烯电缆料.并对新研发的国产电缆料与国外同电压等级电缆料进行了一系列性能对比.结果表明,新型国产220 kV高压交流可交联聚乙烯电缆料与同等级进口产品在电、热、机械性能指标上基本相同,各项性能指标均满足国标要求.目前,所研制的国产高压交流可交联聚乙烯电缆料已通过相关性能检测和技术鉴定,并已在深圳220 kV经贸至水贝电缆线路示范工程上挂网运行,且运行状态良好.

文中对聚烯烃弹性体(POE)和晶型调控聚丙烯基绝缘材料(PPB)共混体系的力学性能及介电性能进行了研究,探讨了弹性体含量对材料性能的影响.采用扫描电子显微镜和差示扫描量热仪研究了共混物的相态结构及熔融结晶特性.结果表明,POE与基体的相容性较好,有良好的分散性,弹性体的引入对共混物的熔融及结晶特性无明显影响.通过拉伸试验和动态力学热分析说明,共混物的力学性能得到了明显改善,当POE的质量分数为40％时,断裂伸长率为632.05％,提高了约20％,弹性模量降低了50％,低温韧性也有所提高;介电频谱、交流击穿等实验表明,POE质量分数不超过40％时,该体系更大程度地维持了基体的电性能,具有潜在的工程应用价值.

通过在有机硅改性树脂基体中添加中空聚合物微珠制备了一种复合泡沫材料,并将其作为复合绝缘横担的内填充材料,重点分析了微珠类型及填充量对复合泡沫材料密度、憎水性、介质损耗因数以及电气强度等参数的影响规律.结果表明:填充有机微珠可有效降低复合泡沫材料的密度,其中填充920DET40d25型微珠试样的密度可低至0.5538 g/cm3;微珠中包含较多的疏水基团,使复合泡沫材料的憎水性有所增强;随着复合泡沫材料中微珠含量的增加,其电气强度有下降趋势,但均满足复合横担内填充材料绝缘强度要求.综合考虑密度及绝缘强度两方面的要求,填充质量分数为2.5％的920DET40d25型微珠的复合泡沫材料满足应用需求.

In DC microgrid (MG), the hybrid energy storage system (HESS) of battery and supercapacitor (SC) has the important function of buffering power impact, which comes from renewable energy sources (RES) and loads. This paper proposes a HESS control strategy with DC bus voltage self-recovery function. High and low frequency power decomposition based on virtual droop control, and DC bus drop voltage is compensated by added proportional integral regulation. The relationship between DC bus voltage recovery and super-capacitor (SC) state of charge (SoC) recovery is analyzed. The system can realize stable energy storage, supply under frequent load power impact. The effectiveness of the proposed control strategy is verified by simulation in MATLAB/Simulink.

充气型复合绝缘横担在长期的户外条件下服役可能造成其密封性能劣化进而出现气压泄漏的情况.当内部气体逃逸,外部湿润空气侵入横担时将导致横担内部发生沿面闪络,威胁电网安全稳定运行.为此探究了气压泄漏情况对充气型复合绝缘横担内绝缘性能的影响,通过试验研究了横担气压泄漏造成的不同内部温湿度条件对闪络电压及泄漏电流的影响,分析了平均闪络电压、泄漏电流幅值、脉冲数目的变化规律.结果表明温度对横担内绝缘的影响与湿度相关,温度的不同造成内部凝露状态的不同,进而影响了其内绝缘性能.同等温度条件下,湿度显著影响其内绝缘性能,20℃、50℃及-30℃的温度下绝对湿度值由3.5 g/m3提升至17.3 g/m3,闪络电压幅值分别下降24％、24.7％和38.7％.通过泄漏电流的幅值包络线及脉冲统计结合光学显微镜观察明确了不同温度情况下横担内表面具有不同的凝露状态.温度升高使得凝露现象消失,平均闪络电压升高.绝对湿度的增加造成凝露现象加剧,使得平均闪络电压降低且泄漏电流幅值增大.

树脂/空心填料复合材料作为一种重要的轻质绝缘材料体系具有广阔的发展前景,然而由于其特殊的生产工艺以及高电压等级长期运行的需求,对材料的综合性能提出了日益严苛的要求.该文在有机硅改性环氧树脂/聚合物微球复合材料体系中引入微米氮化硼改性,研究不同氮化硼用量对复合材料热性能和电气性能的影响.研究发现,材料热性能随着微米氮化硼增加而显著提高,添加氮化硼含量为16％时,其热导率提高79％,50℃时热膨胀系数下降至20.57ppm/℃,这一数值已与玻璃钢接近.此外,得益于氮化硼优异的自身电气性能与良好的界面结合程度,填充后100h水扩散后泄漏电流低于30μA,交流击穿强度大于10kV/mm,同时介电损耗仍维持在相对较低水平(～10-3).结果显示出氮化硼改性后复合材料具有优异的热稳定性和综合电气性能,这为解决轻质绝缘材料体系工艺问题及拓展其应用领域提供了新的思路.

低风压导线是一种旨在降低导线本体风阻系数的新型导线,目前国内外针对风载荷下低风压导线的静力特性和动力响应的研究几乎空白.为此开展了低风压导线和常规钢芯铝绞线的风洞试验,获得了其风阻系数变化规律.基于"悬链线方程",研究了不同风速下低风压导线与常规钢芯铝绞线风偏角和弧垂的差别.利用Davenport谱获得了脉动风速时程,建立架空导线档距中点风致动力响应模型,对比分析了脉动风激励下低风压导线和常规钢芯铝绞线档距中点的位移时程、位移轨迹和频率特性.结果表明:低风压导线在高风速区的风阻系数和风偏角均小于半径相同的常规钢芯铝绞线.低风压导线最大弧垂与常规钢芯铝绞线的差别与风攻角相关.在高风速区相同的脉动风激励下,低风压导线与普通钢芯铝绞线的档距中点位移轨迹和频谱相似,但低风压导线振动幅值较小.

机械开关的快速性是决定高压直流断路器性能的关键因素.电磁斥力机构具有动作延迟短、刚分速度快的特点,适合于快速机械开关的应用场合,但涡流斥力的驱动原理也导致其能量转换效率较低.为了提高出力效率,首先建立了电磁斥力机构的3维有限元仿真模型,并通过40.5 kV/2 000A机械开关样机验证了仿真的准确性.然后,分析了机构运动过程中的磁场分布情况,指出空间漏磁较大是造成其效率低下的主要原因.最后,为了减小空间漏磁,进一步提高电磁斥力机构的出力效率,在原有空心线圈结构基础上,计算并分析了添加不同导磁材料对机构运动特性及出力效率的影响.仿真结果表明:选择低电导率高磁导率材料、在铁芯上径向开槽以及选择叠片形铁芯可以有效改善磁路,提高电磁斥力机构的出力效率.

针对综合能源系统内的燃气多联供展开稳态建模研究,结合成本模型及收益模型开展机组经济性分析.选取GE公司6F.03燃机,研究了燃气多联供机组的供热功率及供电功率耦合关系,开展了包含天然气价格、蒸汽销售价格、蒸汽抽取量、年利用小时数和上网电价在内的多因素敏感性分析.结果表明:通过外供蒸汽流量调节,可满足不同供热及供电功率需求,当外供20 t/h蒸汽时,可提供16.17 MW的供热功率及109 MW供电功率;天然气价格敏感性分析表明,要实现低于10年的投资回收期,应将天然气价格控制在3.25元/m3以内;增大蒸汽供应量能够提高机组的经济性;上网电价的敏感性最为显著,当低于0.5元/(kW·h),投资回收期会超过24年,但当上网电价达到0.7元/(kW·h),投资回收期可降低至5年.

立足于电力现货市场化改革实践,深入分析了南方区域电力市场模拟运行系统建设的必要性.从系统应用场景、 系统菜单及系统功能3个层面,研究并设计了符合南方区域实情的、 适应多类型、 多品种、 多主体的全流程电力市场模拟运行系统功能框架及相应实施方案.本文的研究能够为推动南方区域电力现货市场的建设和发展提供强有力的技术支持,也将为国内其他网省级电力现货市场的建设提供宝贵经验.

复合绝缘子在电网中被广泛应用,常通过检测温升来评估其运行状态.研究型红外热像仪价格昂贵,无法同时测量绝缘子各点温度,同时,红外热像检测受天气、测量距离、场地等环境因素的影响,可能造成漏检和错检,为此提出光纤光栅分布式检测复合绝缘子温升方法.首先在110 kV和500 kV复合绝缘子表面固定光纤光栅,然后进行光栅布置与复合绝缘子温升试验、复合绝缘子轴向温升分布试验、复合绝缘子周向温升分布试验、复合绝缘子高压端异常温升试验,并与红外热像仪检测结果对比.试验结果表明:光纤光栅固定在复合绝缘子表面不会影响复合绝缘子电气性能,测得的温度上升趋势和幅度与红外热像仪测量结果一致,从而验证了该方法的有效性和可行性.

从拓扑、控制、设计、实验验证到工程应用,全面论证与评估无变压器直挂电网的链式储能功率变换关键技术问题.提出应对电网电压不平衡、模块故障以及相间电池组均衡的统一零序电压算法及综合集成控制策略,探讨模块间共模电流抑制及电池侧二次脉动电流的平抑问题,研发3相、每相20链节的低压模拟样机,对控制策略进行了全面验证.提出链式储能功率变换系统的优化设计方法,设计并研发了10kV/2MW/2MW?h的大容量链式储能功率变换系统,在国家863计划的支持下,于2014年在深圳宝清储能电站进行了世界首例工程示范应用,目前已经安全运行4年,积累了丰富的运行数据与经验,为链式储能功率变换技术的推广应用奠定了基础.

区域统一电力现货市场对于促进电力资源在更大范围内的优化配置、促进可再生能源跨区消纳等方面具有重要作用.以南方区域电力现货市场为基础,构建粤港澳大湾区统一电力现货市场,对于优化港澳电源结构、降低大湾区用电成本、提高港澳系统运行可靠性等方面具有重要作用.然而,粤港澳大湾区的经济制度、法律体系和行政体系存在巨大差异,决定了当前电力资源并不能在大湾区完全自由流动,直接建成粤港澳大湾区统一电力市场具有相当大的难度.本文以统一电力现货市场为研究对象,结合大湾区现状,研究提出大湾区统一电力现货市场的市场模式和建设路径,提出区域起步阶段、分散协调阶段和统一分级阶段的出清数学模型,及第二阶段出清求解方法,为大湾区统一电力市场建设提供参考.

The electromagnetic environment of Direct Current (DC) transmission lines has attracted the attention of many experts and scholars at home and abroad, but how to suppress the electromagnetic interference is a brand new topic. Relies on the bipolar DC test lines of Ultra high voltage Engineering (Kunming) National Engineering Laboratory, the electromagnetic interference suppression measures for the UHV DC transmission lines in high altitude has been studyed by erected the shielding wire under the line. First the tower design and suspension point of shield conductor were choosed through the simulation calculation, and then the shield wire was retrofited with different sizes and different layout under the positive wire to field test. From which, the shielding effectiveness of electromagnetic environmental parameters (radio interference (RI), resultant electric field (Es) and ion current density (Js)) was obtained.

鉴于水电运行的复杂特性以及我国清洁能源的优先消纳政策要求,到目前为止尚缺乏一套切实可行的水电参与现货市场交易的技术体系.基于此,探讨了水电参与现货市场的交易模式,并提出清洁能源消纳政策下含水电的现货市场出清模型.首先在目标函数中考虑了弃水惩罚项,随着弃水罚因子的增大,发电成本也逐步变大,弃水电量逐步减小,当弃水罚因子增加到一定程度时,出清结果不再变化,此时为系统的最小弃水量;继而增加了水电的水位、库容等复杂运行约束.最后通过云南电网算例可知:该方法相应降低了来水不足的机组的中标电量,并同时增加了来水过剩的机组的中标电量,通过牺牲部分发电成本避免了弃水现象和缺水现象,更符合实际应用需求.