荷叶超疏水表面防覆冰试验及机理研究

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作者 王力 胡琴 +2 位作者 舒立春 杨航 蒋兴良 《电工技术学报》 北大核心 2025年第3期855-863,共9页

覆冰现象严重影响输电线路、风力发电机等设备的安全稳定运行。荷叶超疏水仿生表面作为潜在的、无需外界能量的防冰方法备受关注,但是正常情况下,荷叶植株与覆冰环境难以同时存在,导致对完整荷叶植株的防冰效果的研究较少。为验证荷叶... 覆冰现象严重影响输电线路、风力发电机等设备的安全稳定运行。荷叶超疏水仿生表面作为潜在的、无需外界能量的防冰方法备受关注,但是正常情况下,荷叶植株与覆冰环境难以同时存在,导致对完整荷叶植株的防冰效果的研究较少。为验证荷叶表面防覆冰效果,分析其防冰机理,该文分别选择整株荷叶和荷叶切片作为研究对象,利用低温低气压人工气候室模拟雨凇覆冰环境,研究荷叶防覆冰性能,并通过拍摄荷叶表面微观结构以及分析其化学成分组成,研究荷叶表面防覆冰机理。结果表明:荷叶超疏水表面可以起到防覆冰的作用,且防覆冰能力的强弱与荷叶生长程度有关。长链烷烃为荷叶表面提供了低表面能,降低了水滴附着力;微纳米二元粗糙结构不仅阻碍水滴凝结过程中的热传递,延缓成核时间,也抑制非均相成核的成核点位,降低了成核速率。 展开更多

关键词 防覆冰 天然超疏水 凝结过程 生长程度 荷叶

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考虑样本不平衡条件下风机叶片覆冰诊断及其可解释性研究

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作者 吕云龙 胡琴 +2 位作者 胡紫园 武雨凡 林晖尧 《电工技术学报》 北大核心 2025年第11期3667-3679,共13页

目前基于机器学习的覆冰诊断方法需要依赖大量的时间序列数据进行建模预测,在实际工作过程中,由于受到设备和工作条件的影响,收集足够多的覆冰样本监测数据非常困难,这导致数据不平衡的问题普遍存在。因此,该文提出了一种融合诊断模型,... 目前基于机器学习的覆冰诊断方法需要依赖大量的时间序列数据进行建模预测,在实际工作过程中,由于受到设备和工作条件的影响,收集足够多的覆冰样本监测数据非常困难,这导致数据不平衡的问题普遍存在。因此,该文提出了一种融合诊断模型,该模型结合条件表格生成对抗网络(CTGAN)和轻量梯度提升网络(LightGBM),用于生成合成样本并进行覆冰诊断。首先,基于滑动窗口算法在原有特征的基础上,进一步构建新的混合特征;其次,利用CTGAN模型学习真实样本的数据分布,通过生成器和判别器对抗训练达到纳什平衡,生成与真实样本相似的新样本;再次,将合成样本输入LightGBM中以提取有效特征进行覆冰诊断,并通过引入焦点损失函数修正LightGBM模型,提高模型区分混淆样本的能力;然后,利用沙普利加性解释(SHAP)归因理论对覆冰影响因素进行分析;最后,基于真实风机数据集设计了多组不平衡样本实验,结果表明:该文所提出的融合诊断模型即使在训练样本数量较少的情况下,其诊断准确率依然保持在0.942,优于现有多种分类诊断模型,可为提高风机安全性和运维效率提供重要的技术支持。 展开更多

关键词 风机叶片 样本不平衡 生成对抗网络 覆冰诊断 可解释性

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凝露条件下环氧超疏水涂层工频污闪特性研究 被引量：1

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作者 胡琴 李超 +3 位作者 舒立春 蒋兴良 刘宇昊 丘梓溦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期5787-5796,I0030,共11页

超疏水材料因其具备优异的憎水性和自清洁性能,在电气设备的防凝露防污闪领域具有广大应用前景,但关于超疏水涂层工频污闪机理尚不明确。利用低表面能改性的纳米SiO_(2)掺杂到环氧树脂中,在基底表面固化成型,制备出环氧超疏水涂层。对... 超疏水材料因其具备优异的憎水性和自清洁性能,在电气设备的防凝露防污闪领域具有广大应用前景,但关于超疏水涂层工频污闪机理尚不明确。利用低表面能改性的纳米SiO_(2)掺杂到环氧树脂中,在基底表面固化成型,制备出环氧超疏水涂层。对超疏水涂层进行凝露条件下的工频污秽闪络试验,并结合闪络过程中涂层表面水滴的运动行为,对不同污秽等级下超疏水涂层污闪过程所表现出的差异进行力学分析。结果表明:纳米SiO_(2)的质量分数为60%时,涂层接触角和滚动角分别为160.4°和3.3°,兼具良好的超疏水性能和耐磨性能。超疏水涂层污闪过程中表面水滴粘附污秽形成液体弹珠,导致水滴运动所受摩擦力增大,大量粘污水滴的滞留是导致涂层闪络电压下降的主要原因。污闪试验结果表明,在相同条件下,与RTV涂层和典型环氧树脂板相比,超疏水涂层具备更低的泄流电流以及更高的闪络电压。 展开更多

关键词 超疏水 凝露 污闪 泄漏电流 液体弹珠

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输电线路单导线自由扭转覆冰动态仿真研究 被引量：3

4

作者 杨国林 蒋兴良 +2 位作者 廖乙 胡建林 张志劲 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期4079-4089,共11页

输电线路冰灾长期威胁电网安全稳定运行,结合输电线路实际覆冰情况,建立准确的输电线路覆冰增长模型对电网冰灾防御具有重要意义。但现有的输电线路覆冰增长模型多忽略了输电线路自由扭转覆冰过程。该文基于野外自然环境下输电线路单导... 输电线路冰灾长期威胁电网安全稳定运行,结合输电线路实际覆冰情况,建立准确的输电线路覆冰增长模型对电网冰灾防御具有重要意义。但现有的输电线路覆冰增长模型多忽略了输电线路自由扭转覆冰过程。该文基于野外自然环境下输电线路单导线自由扭转覆冰的观测结果,建立了反映导线自由扭转覆冰动态过程的仿真分析模型。在重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站开展GJ50导线自由扭转覆冰实验,将实验结果与数值仿真结果进行对比分析。结果表明:导线扭转角度和单位覆冰质量沿单导线中心点对称分布;仿真获得的导线覆冰形状与实际情况吻合;导线扭转角度和单位覆冰质量仿真值与测量值误差平均值均在10%以内。 展开更多

关键词 单导线 扭转覆冰 数值仿真 野外实验验证

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镀锌线夹大气腐蚀温升特性及表征特征量研究

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作者 廖乙 蒋兴良 +2 位作者 赵嘉诚 张志劲 黄武鸿 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期7592-7604,共13页

大气化合物会腐蚀输电线路的镀锌线夹,造成不可逆损伤,严重威胁电网安全运行。及时且准确地评估其腐蚀状态对输电线路运维具有重要意义。带电条件下,不同状态的线夹温升各异,可利用该特性进行腐蚀程度判断和定级。该文以镀锌并沟线夹为... 大气化合物会腐蚀输电线路的镀锌线夹,造成不可逆损伤,严重威胁电网安全运行。及时且准确地评估其腐蚀状态对输电线路运维具有重要意义。带电条件下,不同状态的线夹温升各异,可利用该特性进行腐蚀程度判断和定级。该文以镀锌并沟线夹为研究对象,采用实验室加速腐蚀试验与热循环试验相结合的方法,研究线夹在不同电流下被不同酸碱度、不同浓度腐蚀液腐蚀时,其外表面的腐蚀过程及温升特性。基于试验结果,定义表征腐蚀程度的特征量k,给出k值提取方法。结果表明,酸性和碱性环境腐蚀过程类似,但酸性产物会加重腐蚀,碱性产物对铝层有保护作用,盐雾腐蚀性最低,线夹在酸、碱和盐性环境中温升也逐渐降低;同一腐蚀环境中,溶液电导率和电流与线夹表面温升呈正相关。提取的k值可客观地量化镀锌线夹腐蚀程度,基于此提出了腐蚀定级方法和便于工程应用的拟合方程。该文可为镀锌线夹实际腐蚀检测提供理论依据。 展开更多

关键词 导电镀锌线夹 加速腐蚀试验 温升 红外热成像 腐蚀识别

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强暴雨天气下复合悬式绝缘子交流闪络特性

6

作者 胡琴 陈旭烨 +2 位作者 闻君 荣文奇 魏亚楠 《电工技术学报》 北大核心 2025年第9期2970-2981,共12页

在强暴雨天气下,输电线路复合悬式绝缘子串易因瞬时降雨强度骤升、雨柱桥接伞裙间隙而导致爬电距离利用率降低,引发输电线路雨闪事故。为研究强暴雨天气下复合悬式绝缘子的交流闪络特性,该文以五种不同伞裙结构的复合绝缘子为试品,进行... 在强暴雨天气下,输电线路复合悬式绝缘子串易因瞬时降雨强度骤升、雨柱桥接伞裙间隙而导致爬电距离利用率降低,引发输电线路雨闪事故。为研究强暴雨天气下复合悬式绝缘子的交流闪络特性,该文以五种不同伞裙结构的复合绝缘子为试品,进行强降雨条件下的人工淋雨交流闪络试验。结果表明:单位绝缘高度淋雨闪络电压与降雨强度、雨水电导率分别呈负指数幂函数关系,两种影响因素单独作用下的电压梯度降幅分别可达41.9%、43.8%;伞裙直径、伞间距较大的复合绝缘子受降雨强度的影响更为明显,受雨水电导率的影响与其余不同伞形参数的绝缘子基本一致;雨闪电压梯度受复合绝缘子大伞伞裙边沿雨柱最大长度以及雨柱在大伞间空气间隙的平均长度占比的影响;伞间距和伞裙直径较大的复合绝缘子大伞伞裙遮挡作用明显,雨柱难以桥接伞裙间隙,爬距利用率较高,可有效地提升绝缘子耐压水平;临界泄漏电流平均值随降雨强度和雨水电导率的增大而增大。该文可为强暴雨频发地区输电线路绝缘子的选型提供参考。 展开更多

关键词 强暴雨天气 交流闪络 复合悬式绝缘子 伞形结构 绝缘子选型

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配网低频变频融冰方法与试验

7

作者 胡松林 蒋兴良 +3 位作者 廖乙 马列 张志劲 胡建林 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2447-2457,共11页

多分支短距离配网输电线路覆冰时,直流融冰技术应用受限,目前多采用工频交流短路融冰。该方法存在功率因数低,融冰电压难以连续调节的问题。该文提出一种高效的配网低频变频融冰方法,通过电路模型数值计算分析了变频融冰原理。考虑配电... 多分支短距离配网输电线路覆冰时,直流融冰技术应用受限,目前多采用工频交流短路融冰。该方法存在功率因数低,融冰电压难以连续调节的问题。该文提出一种高效的配网低频变频融冰方法,通过电路模型数值计算分析了变频融冰原理。考虑配电变压器铁芯磁饱和,提出基于配电变压器一次侧不切除最优融冰频率的计算方法。基于3×3矩阵变换器拓扑结构,研制了0.5 MVA新型轻量化变频融冰装置,可实现最大840 A,0~694 V、1~80 Hz交流融冰电压输出,满足0~5 km配网融冰需求。在重庆大学人工气候室针对300 mm^(2)、150 mm^(2)、95 mm^(2)这3种截面导线开展了变频融冰试验,结果表明:同等融冰电压下,由工频降低至40 Hz时,3种导线融冰时间分别变为原来的0.58、0.65、0.73倍。该文研究可为配网融冰提供理论依据和参考。 展开更多

关键词 变频融冰 配网线路 融冰试验 矩阵变换器 直流融冰 交流融冰

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输电线路脱冰动力响应及脱冰方式对塔线系统影响的分析

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作者 张佳沁 杨文刚 +3 位作者 杨国林 张志劲 蒋兴良 李雨泰 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2458-2467,共10页

近年来,冰灾频繁对社会经济和民生造成重创。尤其在电力领域中,覆冰对输电线路的影响显著。研究覆冰脱冰对输电线路的动力冲击,对于指导易覆冰区域输电线路的设计、运行与维护,提高输电线路的抗冰减灾能力,具有重要的理论与应用价值。... 近年来,冰灾频繁对社会经济和民生造成重创。尤其在电力领域中,覆冰对输电线路的影响显著。研究覆冰脱冰对输电线路的动力冲击,对于指导易覆冰区域输电线路的设计、运行与维护,提高输电线路的抗冰减灾能力,具有重要的理论与应用价值。目前国内外对脱冰跳跃的研究主要集中在脱冰跳跃对导线的影响上,对塔线体系综合影响相关研究还不足。对此,该研究建立了一塔两档塔线系统有限元模型,分别计算了单导线同时脱冰、档端脱冰、中部脱冰与两端脱冰方式下塔线系统的动力冲击,并分析了导线冰跳高度、张力、不平衡张力、绝缘子偏转以及杆塔杆件轴力。结果表明:同时脱冰方式下,导线位移,张力和不平衡张力振幅大,绝缘子剧烈振动,且杆塔部分杆件应力大,塔腿主材轴力发生拉力-压力-拉力的反复改变方向过程。其他三种方式的导线冰跳高度、张力和不平衡张力振幅较小,绝缘子的偏移幅度较小,衰减速度快,杆塔杆件应力明显减小,塔腿主材轴力未发生方向改变现象。从各位置响应看,两端脱冰是最合适的脱冰方式。 展开更多

关键词 输电线路 塔线系统 覆冰 动力响应 脱冰方式

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基于遮蔽效应分析的分裂导线覆冰特性及快速计算方法

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作者 黄亚飞 陈阳宁 +2 位作者 杨鑫 蒋兴良 范才进 《电工技术学报》 北大核心 2025年第9期2852-2863,共12页

冬季架空输电线路覆冰会对电力系统安全稳定运行构成重大威胁。对于分裂导线而言,由于上风侧子导线对下风侧子导线的遮蔽效应的影响,导致其覆冰特性将出现较大差异,而现有研究缺乏对分裂子导线间覆冰遮蔽效应的定量研究。针对上述问题,... 冬季架空输电线路覆冰会对电力系统安全稳定运行构成重大威胁。对于分裂导线而言,由于上风侧子导线对下风侧子导线的遮蔽效应的影响,导致其覆冰特性将出现较大差异,而现有研究缺乏对分裂子导线间覆冰遮蔽效应的定量研究。针对上述问题,该文首先通过数值仿真方法对分裂导线覆冰特性进行研究。采用欧拉模型求解分裂导线覆冰过程中的气-液两相流场分布特性,基于控制体思想及水滴冻结质量平衡与热力学平衡方程,获取了不同覆冰环境下分裂导线的覆冰质量与形貌。然后通过遮蔽角与遮蔽系数的定义分析了分裂子导线间的覆冰遮蔽效应及其影响因素。结果表明:分裂导线上、下风侧子导线覆冰强度之差与子导线间遮蔽效应的强度呈正相关,遮蔽角绝对值和分裂间距的增加会导致遮蔽效应减弱乃至消失;液滴中值体积直径的增加将加剧遮蔽效应;在5~20 m/s的风速范围内,遮蔽效应先增强后减弱,风速为15 m/s时遮蔽效应最强烈。最后,基于遮蔽效应分析,提出了针对不同分裂形式分裂导线的覆冰量快速计算方法,并通过分裂导线自然环境覆冰观测试验对快速计算方法的准确性进行了验证。研究结果可为架空输电线路的防覆冰设计与运维提供理论指导。 展开更多

关键词 架空输电线路 覆冰 分裂导线 数值模拟 自然覆冰试验

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飞机和风机叶片除冰用脉冲线圈结构对瞬态电磁场影响研究 被引量：4

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作者 陈宇 蒋兴良 +2 位作者 黄廷帆 姜涛 胡琴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第16期4221-4232,共12页

在飞机和风机叶片电脉冲除冰中,为了提高线圈的脉冲效果,降低除冰装置质量,实现系统的微功耗设计,需要优化线圈结构。脉冲线圈作为脉冲除冰、脉冲焊接等应用中能源转换的关键部件,其瞬态电磁场求解复杂,一般难以得到解析解。为了研究线... 在飞机和风机叶片电脉冲除冰中,为了提高线圈的脉冲效果,降低除冰装置质量,实现系统的微功耗设计,需要优化线圈结构。脉冲线圈作为脉冲除冰、脉冲焊接等应用中能源转换的关键部件,其瞬态电磁场求解复杂,一般难以得到解析解。为了研究线圈结构参数对脉冲效果的影响,该文通过推导脉冲线圈的场-路数学方程,建立脉冲线圈和目标物的物理模型,并采用有限元软件对脉冲线圈的瞬态电磁场进行计算,得到脉冲线圈电磁参数时变特性。通过脉冲线圈的脉冲冲量试验对模型的准确性进行验证,在此基础上,分析线圈匝数、截面尺寸和线圈匝间距等结构参数对脉冲电流、脉冲力、脉冲效果的影响,为电脉冲除冰应用微功耗化设计提供优化思路和技术路线。 展开更多

关键词 脉冲线圈 瞬态电磁场 脉冲效果 结构参数

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不同污秽影响下劣化瓷绝缘子发热规律与红外特征分析

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作者 孙瑞筱 胡玉耀 +2 位作者 蒋兴良 咸日常 陈雨 《电工技术学报》 北大核心 2025年第11期3591-3603,共13页

瓷绝缘子复杂多样的劣化形式及其表面污秽均会影响红外检测结果,从而造成对于劣化绝缘子的误判或漏判,给电力系统的安全稳定运行带来严重威胁。目前针对不同污秽作用下绝缘子串的发热特征及污秽对劣化绝缘子红外检测结果的影响少有研究... 瓷绝缘子复杂多样的劣化形式及其表面污秽均会影响红外检测结果,从而造成对于劣化绝缘子的误判或漏判,给电力系统的安全稳定运行带来严重威胁。目前针对不同污秽作用下绝缘子串的发热特征及污秽对劣化绝缘子红外检测结果的影响少有研究。为此该文结合现场试验及有限元仿真研究了劣化位置、劣化阻值以及不同污秽对瓷绝缘子串发热规律及其红外成像的影响。研究结果表明:绝缘子串中任意一片绝缘子的温升随着其内阻的减小呈现先升高后降低的趋势。干燥污秽对劣化绝缘子发热的影响可忽略不计,而湿润污秽对发热的影响与劣化绝缘子在串中的位置有关,温度差值变化率最小仅有37.9%。在由表面固体污秽(A类污秽)和盐雾(B类污秽)构成的污秽中,雾水电导率对染污附盐密度具有附加作用,表面轻度污秽时其对绝缘子温升的影响大,重污秽时影响较小。在实际工程应用中,应选择绝缘子背风侧作为红外观测点,且不考虑相对湿度大于90%的情况。 展开更多

关键词 A/B类污秽 劣化绝缘子 发热特征 红外成像 温升

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覆冰损伤后天然超疏水表面湿润性恢复机理研究 被引量：2

12

作者 胡琴 杨航 +1 位作者 蒋兴良 舒立春 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期306-312,共7页

目的针对目前缺乏超疏水表面损伤后的湿润性恢复机理,揭示覆冰损伤后天然超疏水表面湿润性的恢复机理,以期为制备自恢复超疏水表面提供理论依据。方法将荷叶置于低温低压人工试验室中,在不同“覆冰–脱冰”循环损伤次数后,使用共聚焦显... 目的针对目前缺乏超疏水表面损伤后的湿润性恢复机理,揭示覆冰损伤后天然超疏水表面湿润性的恢复机理,以期为制备自恢复超疏水表面提供理论依据。方法将荷叶置于低温低压人工试验室中,在不同“覆冰–脱冰”循环损伤次数后,使用共聚焦显微镜分别测量样品的湿润性、粗糙度,分别评价荷叶植株在“覆冰–脱冰”损伤后的湿润性及表面粗糙度的恢复过程,根据恢复过程特征分析恢复机理。结果经“覆冰–脱冰”循环处理后的样品,其静态接触角降至105.34°~123.07°,滚动角增至39.5°~70.2°,表面算术平均高度(Sa)降至3.123~2.624μm,表面均方根高度(Sq)降至3.542~3.113μm;对于“覆冰–脱冰”循环损伤1次的荷叶植株,在48 h后其静态接触角恢复到150°以上。滚动角在24 h后降至10°以下。经3次“覆冰–脱冰”循环(约72 h)后,静态接触角、滚动角恢复到初始值。经过5次“覆冰–脱冰”循环损伤后,荷叶无法完成恢复过程,部分恢复湿润性后逐渐枯萎。结论荷叶表面的静态接触角和滚动角恢复过程由表皮细胞重新扩张、表皮蜡层恢复2个因素决定。植株存活且表面局部损伤后,其静态接触角和滚动角都完全恢复,静态接触角更依赖于植物细胞和表皮蜡层所形成的微观粗糙度,而滚动角更依赖于微观粗糙度之上的纳观粗糙度,即滚动角比静态接触角更依赖于纳观粗糙度的恢复。 展开更多

关键词 覆冰环境 超疏水 湿润性 恢复机理

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直流电力设备均压环表面雨滴的变形机理

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作者 孟维 李奇 +6 位作者 李丽 王子甲 李林勇 范圣平 刘嘉文 李端姣 孙文星 《南方电网技术》 北大核心 2025年第2期156-164,共9页

降雨和高湿度环境下绝缘子、套管等电力设备均压环表面附着的雨滴可能引发或加剧电晕放电现象,已成为直流电力设备表面电晕效应的主要源头之一,掌握金属导体表面雨滴的变形特性对于揭示雨滴激发电晕放电的机理、指导防晕设计至关重要。... 降雨和高湿度环境下绝缘子、套管等电力设备均压环表面附着的雨滴可能引发或加剧电晕放电现象,已成为直流电力设备表面电晕效应的主要源头之一,掌握金属导体表面雨滴的变形特性对于揭示雨滴激发电晕放电的机理、指导防晕设计至关重要。从固液气三者光透射性质的差异出发,搭建了一套阴影法光学平台,通过试验研究了直流电场下的电致雨滴变形现象。同时从流体体积力等效原理出发,提出了一种三维电动流体模型的快速数值仿真方法,从试验和仿真两个层面分析了雨滴的变形机理。研究结果表明搭建的光学平台能获得背景灰度均一、气液边界明显的雨滴图像,提出的数值方法能在保证准确性的同时大幅缩短计算时间。研究发现直流电场下雨滴存在与交流电场类似的往复变形现象,其变形率在时域内存在一定周期性,分析表明雨滴往复变形现象来自于雨滴表面垂直于电场方向的麦克斯韦应力。研究结果可为电致雨滴变形现象的研究提供参考,为进一步研究雨滴变形后激发电晕放电的机理奠定基础。 展开更多

关键词 阴影法 电动流体模型 数值模拟 电致运动 雨滴变形

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强暴雨条件下棒-板间隙雨柱断裂特征仿真与试验研究 被引量：3

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作者 董冰冰 宋家乐 +2 位作者 李特 李建生 蒋兴良 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期6230-6240,共11页

强暴雨条件下高压导线与杆塔之间的雨柱易发生断裂,降低了导线-杆塔间隙的电气绝缘性能。为了研究强暴雨条件下空气间隙雨柱的断裂特性,该文建立层流-水平集-电场耦合的二维仿真计算模型,提取雨柱断裂过程中的形态特征量及受力情况,分... 强暴雨条件下高压导线与杆塔之间的雨柱易发生断裂,降低了导线-杆塔间隙的电气绝缘性能。为了研究强暴雨条件下空气间隙雨柱的断裂特性,该文建立层流-水平集-电场耦合的二维仿真计算模型,提取雨柱断裂过程中的形态特征量及受力情况,分析不同外施电压、雨柱流速下断裂特征参数的变化规律,并开展棒-板间隙雨柱断裂特性试验验证,在此基础上分析直流电压极性对断裂特征参数的影响规律。结果表明:棒-板间隙雨柱断裂过程受电场力、表面张力和粘性力的共同作用,经过射流区、过渡区、断裂区三个阶段,提高外施电压加速了过渡区的螺旋运动,并增加了雨柱断裂的次数和数量。雨柱临界断裂长度、断裂直径均随外施电压的增加而减小,并与雨柱流速呈正相关,且负极性电压下的雨柱临界断裂长度大于正极性的结果。随着外施电压的增加,雨柱最大径向表面张力略有减小,与流速呈负相关;而最大径向电场力随之增加,且流速越大其值越大。断裂直径、临界断裂长度的试验结果与计算值吻合良好,最大偏差均小于10%。 展开更多

关键词 强暴雨环境 直流放电 空气间隙 雨柱断裂特性 有限元仿真 试验验证

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覆冰条件下风力发电机叶片防/除冰方法综述 被引量：7

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作者 胡琴 王欢 +2 位作者 舒立春 蒋兴良 夏翰林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期5482-5496,共15页

覆冰地区的风力发电机叶片覆冰会导致功率损失,及时预防和治理叶片覆冰灾害,有助于保障风力发电机的安全、稳定与可靠运行。该文综述了覆冰条件下风力发电机叶片防/除冰方法的研究现状。首先,介绍了叶片覆冰的机理及覆冰特性,总结了叶... 覆冰地区的风力发电机叶片覆冰会导致功率损失,及时预防和治理叶片覆冰灾害,有助于保障风力发电机的安全、稳定与可靠运行。该文综述了覆冰条件下风力发电机叶片防/除冰方法的研究现状。首先,介绍了叶片覆冰的机理及覆冰特性,总结了叶片覆冰对其升力系数与阻力系数、功率损失的影响,分析了当前面临的挑战;其次,对现有叶片主动防/除冰、被动防冰及协同防/除冰方法的原理及其优缺点进行了评述,并进行了全面的对比分析;最后,从整体角度对叶片覆冰的关键科学问题及其经济可行性进行了分析,给出了未来的研究趋势,认为电热法、电脉冲法、气动脉冲法、疏冰涂层和含有电热功能的协同防/除冰方法在风力发电机叶片上极具应用前景。 展开更多

关键词 风力发电机 叶片覆冰 功率损失 防/除冰 经济可行性

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小型风力机叶片电加热融冰功率的影响因素 被引量：4

16

作者 王欢 胡琴 +3 位作者 邱刚 舒立春 熊俊杰 胡紫园 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1322-1330,共9页

电加热融冰技术作为解决风力机叶片覆冰最为行之有效的方法,有必要对融冰功率的影响因素进行研究分析。为此以小型风力机覆冰叶片为研究对象,建立了叶片电加热融冰数值计算模型,阐述了数值求解过程;进而定义了临界融冰功率和限时融冰功... 电加热融冰技术作为解决风力机叶片覆冰最为行之有效的方法,有必要对融冰功率的影响因素进行研究分析。为此以小型风力机覆冰叶片为研究对象,建立了叶片电加热融冰数值计算模型,阐述了数值求解过程;进而定义了临界融冰功率和限时融冰功率,并给出了相应的计算过程;通过对旋转叶片进行人工覆冰试验并获得冰型,仿真分析了覆冰程度、环境温度、合成风速、叶片攻角、允许融冰时长等因素对融冰功率的影响。结果表明:限时融冰功率随着允许融冰时长的增加而减小,但认为允许融冰时长4~6min为宜;融冰功率随着覆冰程度的增加而减小;环境温度与融冰功率呈现负线性关系;合成风速与融冰功率呈现正相关;融冰功率随叶片攻角的增加整体呈现先增加后减小的规律,且在0°~4°之间出现最大值;限时融冰功率相较于临界融冰功率高1~2 kW/m^(2)。该文结果可为实际风力机叶片电加热融冰系统的运行与设计提供一定的帮助。 展开更多

关键词 叶片覆冰 电加热融冰 数值计算模型 融冰功率 影响因素

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基于旋转圆柱三电极阵列的覆冰测量方法 被引量：9

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作者 蒋兴良 周文轩 +2 位作者 董莉娜 郑华龙 袁一钧 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1524-1535,共12页

覆冰严重会影响电网安全稳定运行,输配电装备的覆冰监测是电网冰灾防御的前提。为此,基于冰层的电容效应提出一种旋转圆柱三电极阵列覆冰测量方法。首先,推导电容值与覆冰厚度计算公式,从理论上说明该方法的可行性;其次,建立圆柱三电极... 覆冰严重会影响电网安全稳定运行,输配电装备的覆冰监测是电网冰灾防御的前提。为此,基于冰层的电容效应提出一种旋转圆柱三电极阵列覆冰测量方法。首先,推导电容值与覆冰厚度计算公式,从理论上说明该方法的可行性;其次,建立圆柱三电极阵列有限元模型并对其结构参数进行有限元数值计算;再次,以信号强度、灵敏度与穿透深度为评价指标对圆柱三电极阵列选取合适参数;最后,在野外自然环境下对旋转圆柱三电极阵列覆冰测量装置进行试验。仿真和试验结果表明,在穿透深度以内,旋转圆柱三电极阵列能够较为准确地测量覆冰厚度、分辨覆冰类型。在雨凇、混合凇覆冰条件下,覆冰电容值平均误差最大为4.83%,能够满足覆冰厚度的测量要求。该文为输配电装备覆冰监测提供了一种新型装置与测量方法,未来有望应用于架空线路覆冰在线监测。 展开更多

关键词 冰层电容效应 覆冰在线监测 有限元仿真 旋转圆柱三电极阵列 自然覆冰试验

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风力发电机叶片防除冰涂层(二):温升数值计算及防除冰性能 被引量：2

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作者 胡琴 朱茂林 +2 位作者 舒立春 蒋兴良 徐兴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期246-256,共11页

针对电热超疏水涂层覆冰过程中表现出的三类不同冰层形貌,该文建立了电加热融冰数值计算模型,并对仿真计算结果进行了相应的试验验证,验证结果与仿真结果基本一致,该模型能有效模拟融冰过程和温度分布。临界融冰功率的计算结果表明,电... 针对电热超疏水涂层覆冰过程中表现出的三类不同冰层形貌,该文建立了电加热融冰数值计算模型,并对仿真计算结果进行了相应的试验验证,验证结果与仿真结果基本一致,该模型能有效模拟融冰过程和温度分布。临界融冰功率的计算结果表明,电热超疏水涂层融冰所需功率大于非超疏水电热涂层,尤其在乳突状冰层出现后,融冰功率将大幅增加。电热超疏水涂层防冰试验结果表明,在雨凇覆冰环境中,超疏水性能单独作用时,叶片在覆冰前期能延缓覆冰;电热性能与超疏水性能共同作用时,叶片无覆冰形成。电热超疏水涂层用于风力发电机防覆冰具有较好的效果,但用于覆冰后的融冰时将需要更多的能量。 展开更多

关键词 风力发电机 超疏水电热涂层 防除冰 数值模型 人工试验

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基于记忆合金双程形状记忆效应的导线雾凇防冰方法及现场试验 被引量：3

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作者 曾伟 蒋兴良 +2 位作者 杨国林 潘碧宸 张志劲 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2174-2183,共10页

输电线路覆冰严重威胁电力系统的安全运行,国内外学者对抑制导线覆冰的方法开展了大量研究。该文基于形状记忆合金在不同温度下保持不同形状的双程形状记忆效应,提出在导线表面布置形状记忆合金,利用其形状变化改变导线表面电场强度抑... 输电线路覆冰严重威胁电力系统的安全运行,国内外学者对抑制导线覆冰的方法开展了大量研究。该文基于形状记忆合金在不同温度下保持不同形状的双程形状记忆效应,提出在导线表面布置形状记忆合金,利用其形状变化改变导线表面电场强度抑制导线覆冰的方法,实现输电线路不停电非人工干预式防冰。建立布置形状记忆合金导线的三维模型,并仿真分析其表面电场情况。结果表明,随着形状记忆合金形变量增大,导线表面电场强度逐渐增大。用两端向上弯曲的圆柱形铝条代替形状发生变化后的形状记忆合金,将其布置在LGJ-150/25导线表面,在重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站开展野外自然覆冰实验。实验结果表明,在导线表面布置代替形变后的记忆合金的铝条能够抑制导线的雾凇覆冰,且在导线初始表面电场强度为10 kV/cm时,效果最佳,覆冰质量和厚度分别降低了57.1%和48.7%。 展开更多

关键词 双程形状记忆效应 电场强度 非人工干预式 防冰

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计及SOC自恢复的混合储能平抑风电功率波动控制 被引量：20

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作者 林莉 林雨露 +3 位作者 谭惠丹 贾源琦 孔宪宇 曹雅裴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期658-671,共14页

混合储能系统能够较好地应对复杂的风电波动,有效地提高电网的稳定性和安全性。在混合储能平抑风电功率波动的典型应用场景下,该文首先提出一种计及荷电状态(SOC)自恢复的混合储能平抑风电功率波动控制方法,在满足风电平抑需求的情况下... 混合储能系统能够较好地应对复杂的风电波动,有效地提高电网的稳定性和安全性。在混合储能平抑风电功率波动的典型应用场景下,该文首先提出一种计及荷电状态(SOC)自恢复的混合储能平抑风电功率波动控制方法,在满足风电平抑需求的情况下,通过模型预测控制快速调节储能在平抑功率过程中的荷电状态,提高储能持续稳定运行能力;然后,为提高混合储能系统协调运行能力,设计了加权滑动平均(WMA)-模糊控制策略对超级电容和蓄电池功率进行动态分配;最后,结合实际风电功率数据,通过仿真验证了所提策略能有效平衡储能寿命和平抑风电波动的矛盾,能充分考虑两种储能设备的特性差异并提高功率分配的合理性。 展开更多

关键词 风电功率波动 混合储能 模型预测控制 加权滑动平均 模糊控制

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