网络首发 《电工技术学报》2024年5月16日更新

　　《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。

　　摘要：低频输电是一种兼具传统交直流输电技术优势的新型输电技术,在海上风电送出、城市电网柔性互联等场景拥有非常良好的应用前景。当柔性低频输电系统低频线路不对称故障时,模块化多电平矩阵变换器（M3C）一般会用故障控制策略实现相应的控制目标,使得故障电流的特征受一定的影响,进而影响线路保护的性能。文中分析了M3C电容电压不均衡原因,针对电容电压均衡控制限制M3C负序电流自由度问题,采用一种基于环流控制的电容电压均衡策略,实现了M3C电容电压均衡控制与负序电流控制相互解耦。其次,基于电流差动保护动作特性,提出一种基于控保协同的柔性低频输电系统保护性能提升方案。该方案以提升电流差动保护的性能为目标,综合M3C故障控制策略确定负序电流控制方案,并结合M3C桥臂过流问题选取负序电流参考值。最后，在PSCAD /EMTDC中搭建了相应的柔性低频输电系统仿真模型，通过大量的仿真实验，验证了所提方案的可行性和有效性。

　　摘要：电阻抗成像（EIT）技术作为一种非侵入式成像方法,已成为接地网腐蚀诊断的研究重点之一,然而现有算法下的图像重构效果均不理想。为了对变电站接地网做准确的腐蚀诊断,该文提出了一种 L 1 -L 2弹性范数算法对接地网EIT逆问题模型进行修正,以获得更接近真实值的接地网电阻率的解,进而提高腐蚀诊断的准确性。首先，介绍了EIT技术在接地网腐蚀诊断中的基础原理;其次，对 L 1范数、 L 2范数、一步牛顿法（NOSER）以及 L 1 -L 2弹性范数等四种算法作用下的接地网仿真模型进行算例分析,并搭建镀锌钢模型进行实验验证;最后,引入图像相关系数和图像相对误差等评价标准对四种算法下重构的接地网图像进行评价。根据结果得出,该文所提算法在改善接地网EIT技术病态性与欠定性方面效果良好,与其他三种算法相比,图像相关系数平均提升了32.19%、相对误差平均降低了22.54%。该算法的提出增强了EIT技术在接地网腐蚀诊断中的应用。

　　摘要：环氧复合材料是特高压直流套管电容芯体的主在允许电压下不导电的材料,受潮会对套管造成较大影响。为了明确含水率对环氧复合材料低频介电弛豫过程的影响,该文制备了环氧树脂和环氧浸渍纸两种试样,测量了不同湿度环境下两种试样的吸水特性和低频介电特性。综合运用Havriliak-Negami模型、复交流电导率、复电模量三种介电弛豫模型对介电谱信息进行拟合分析，得到了环氧浸渍纸中纤维素σ极化和界面极化的弛豫强度、弛豫时间、活化能等介电特性参数。根据结果得出：含水率对环氧试样的低频介电特性影响很小,而对环氧浸渍纸试样低频介电特性影响明显;水分会降低环氧浸渍纸试样 σ极化活化能，提高 σ极化介电弛豫强度;含水率的提升也会使环氧浸渍纸直流电导率增大,减小界面极化时间常数,增强界面极化介电弛豫强度。该文量化分析了环氧浸渍纸低频介电弛豫过程中含水率的影响程度和影响机理,为特高压直流套管受潮状态评估提供了理论基础。

　　摘要： 随着绝缘栅双极型晶体管（IGBT）在工业应用上向高电压、大功率方向发展,对其散热、耐热、绝缘性能提出了更高的要求,亟须研制出一种高性能的绝缘灌封材料。 该文提出利用联苯型环氧单体与联苯胺固化剂双液晶分子构筑液晶畴,着重调控材料热学及电气性能。 系列论文（一）研究了其相关热性能,研究表明通过利用液晶联苯胺固化剂与联苯液晶环氧构建具有π-π堆砌液晶畴及高交联密度网络结构的固化物,其玻璃化转变温度 T g 可达247°C，与传统双酚A型环氧的 T g 相比提高了76.4%，表现为热导率提升至0.351 W/（m·K），相对双酚A环氧提高了64.0%。 此外，通过分子动力学模拟对交联聚合物的自由体积、 T g 、热导率等微观参数及宏观性能进行了机理分析。

　　摘要： 高压大功率IGBT用灌封材料绝缘失效是制约其加快速度进行发展的重要的条件之一。 由两篇论文组成的系列论文旨在通过构建液晶畴的研究思路协同提升环氧绝缘灌封材料的导热、耐热和电气绝缘性能。 该文是系列论文（二）,对液晶环氧树脂的击穿特性、局部放电、陷阱能级和介电特性等进行了研究,研究根据结果得出,通过π-π自组装构筑的液晶畴可有效地降低环氧固化后的自由体积,进而抑制载流子迁移,与双酚A环氧相比,展现出更高的击穿场强（126.72 kV/mm）和更低的局部放电量（1.37 pC）。 热刺激去极化电流研究表明,该联苯环氧-联苯固化剂双液晶交联材料具备较高的陷阱能级,捕捉电子能力增强。 此外,利用分子动力学模拟软件仿真计算了交联体系自由体积、电场下均方位移、击穿场强等参数,并对材料的电气性能机理进行了分析。 研究结果可为新型环氧树脂在高压大功率IGBT灌封绝缘材料领域的工程应用提供一定参考。

　　摘要：光测法是一种有效的局部放电检测技术。为研究典型局部放电的光学特征和光学图像诊断方法,搭建气体绝缘局部放电光电联合检测实验平台,实现光信号和电信号的同步采集。随后分别采取了导光柱法和荧光光纤法对 SF 6气体中典型放电光信号进行实验测量和统计分析,对比研究两种光学检测的新方法的放电特征参数,包括起始放电电压、相位分布、脉冲幅值和数量等。在此基础上,利用导光柱采集的典型局部放电信号,提出一种基于金字塔梯度直方图(PHOG)特征的局部放电光学图像故障诊断方法。结果显示该模型诊断准确率达90.4%,验证了基于导光柱的局部放电光学检测与诊断的可靠性。

　　作者：陈玉坤, 褚继峰, 阮卓奕, 李浩源, 杨爱军, 袁欢, 荣命哲, 王小华

　　摘要：气体绝缘开关设备（GIS）内部放电会导致 SF 6气体分解出 SO 2等特征产物，能够准确的通过 SO 2含量反演放电故障的严重程度。然而，现有的 SO 2气体传感器在检测精度、制造成本、设备体积、交叉敏感等方面无法兼顾。而且，GIS设备正常运行环境和温度复杂多变，非常容易造成传感器漂移失效。因此，该文设计了一种基于非色散红外（NDIR）原理的双通道 SO 2检测装置，同时提出了一种基于多项式拟合系数修正的宽范围可迁移温度（0~40°C）补偿方法，可在1 000 μL/L量程内实现对SF6背景下 SO 2的准确检测,平均检测误差小于±2.8%。通过模拟不同强度的 SF 6气体放电，获得了27~118 μL/L浓度 SO 2的 SF 6分解产物。根据气相色谱仪的对标检测结果，所设计的 SO 2检测装置平均检测误差为±3.8 μL/L，证明了该 SO 2检测装置在GIS设备放电故障在线监测领域的巨大潜力。

　　摘要：变压器废弃绝缘油不仅危害人体健康,而且威胁生态环境,安全有效地处理废弃绝缘油具有深远意义。基于此，该文尝试采用介质阻挡放电（DBD）等离子体技术处理变压器废弃绝缘油，实验探究不同背景气体下平板式DBD和同轴式DBD降解处理废弃绝缘油的特征。实验根据结果得出：经DBD等离子体处理后的废弃绝缘油发生断键脱氢反应，质量减少并生成气体，其中氩气背景下的同轴式DBD反应程度更充分;在氩气背景气体下,气体产物中 H 2组分占比超过50%,在空气背景气体下,气体产物中 H 2及 CO 2组分占比基本相当,均接近50%;且经DBD等离子体处理后的废弃绝缘油热重特性发生严重变化,转变为少量碳链更长的烷烃分子及大量更短的烷烃分子。该文研究成果为变压器废弃绝缘油的处理提供一个新的解决思路。

　　摘要：电磁式电压互感器（Potential Transformer， PT）高压侧保护用熔断器频繁熔断问题广泛存在于10~35kV的中性点不接地配电网中，增加电网运维负担，威胁供电可靠性。为厘清PT高压侧熔断器频繁熔断的深层机理,本文基于叠加原理,采用数值计算方式,分析出典型故障下的系统空载暂态电压,发现该电压呈现出交直流复合的特殊形态——工频电压附加直流偏置电压,归纳总结出直流偏置电压的形成条件和机理为：故障消失时,三相杂散电容的净电荷不为零( Q n ≠0），且 Q n无泄放路径而形成直流偏置电压。在线路长度、PT阻抗、负载及无功补偿装置等不同因素影响下,研究了 Q n泄放路径对直流偏置电压的影响规律,发现直流偏置电压作用下PT深度饱和是触发熔断器熔断的最终原因。最后，通过PSCAD/EMTDC中的10kV配电网模型和380V/150V的实物动态模拟试验平台做了仿真与试验验证。

　　摘要：喷射等离子体触发型气体间隙开关响应迅速、结构相对比较简单,或将满足多端柔直电网用混合式高压直流断路器换流支路故障快速隔离的动作要求。但重复触发放电累积效应引起气体间隙开关触发劣化进程分析不足,计及多因素影响的触发寿命提升方法研究尚不明晰,为此该文搭建了气体间隙开关触发寿命研究平台,试验根据结果得出,触发腔性能劣化是气体间隙开关触通失败的根本原因。提高触发回路脉冲电容电压值可大大降低放电时延抖动,但对寿命提升的影响可忽略。采用阶梯式增大储能电容充电电压值,可显著提升触发寿命及触通稳定性。聚四氟乙烯（PTFE）掺杂无机填充物后，可有效提升等离子体喷射特性，但加剧了触发腔的烧蚀劣化，触发寿命表现为 PTFEPTFE+0.2%MoS 2 PTFE+0.5%Cu粉，研究结果可为气体间隙开关触发失效判断及寿命提升方法提供理论参考和工程应用指导。

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