电工电能新技术

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陈玉，李涵之，姚凯，贾峰，黄小卫

电工电能新技术. 2021, 40(10): 1-9. https://doi.org/10.12067/ATEEE2104001

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当海底电缆发生故障时，在进行运维检修前，往往需要在一定时间内进行过载。海底运行环境较为复杂，海底电缆在不同的敷设环境下，其过负荷能力也不相同，有必要对具体敷设环境下海底电缆过负荷能力进行具体分析。本文以海南联网系统500 kV充油海底电缆作为研究对象，构建了500 kV充油海底电缆暂态热路模型，实现了对不同敷设环境下的应急电流和应急时间计算与分析，给出了不同敷设环境下海底电缆过负荷能力的规律，进行了我国首次500 kV充油海底电缆加热实验，实验结果证明了本文建立的充油电缆过负荷分析模型及方法的有效性。本文给出的500 kV充油海底电缆的过负荷能力分析方法及结论，可为运行部门提供过负荷能力评估以及电力调度依据。

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换流变压器基波及谐波作用下损耗分布与特性的研究

王昊天，李军浩，宋颜峰，孙源，王浩洋

电工电能新技术. 2021, 40(10): 10-17. https://doi.org/10.12067/ATEEE2104009

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换流变压器在实际运行中承受交直流复合电压，其绕组内部含有较高的谐波分量。谐波电流会影响换流变压器内部磁场从而产生谐波损耗。对此，本文搭建了400 kV换流变压器三维电磁瞬态仿真模型，对换流变压器谐波对于损耗的影响进行了研究，并通过对比试验数据验证模型的可靠性。以含谐波分量的电流作为激励，本文分别将各次谐波叠加在基波电流上进行了损耗计算。通过对比各次谐波电流叠加基波电流作为激励时换流变压器铁心、绕组以及结构件的损耗分布，总结了谐波对于换流变压器内部损耗的影响机理。

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计及金属护套环流影响的高压电缆温度场及载流量的数值分析

陈悦，杨仕友，覃喜

电工电能新技术. 2021, 40(10): 18-26. https://doi.org/10.12067/ATEEE2104024

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温升和载流量是电缆运行的重要参数，而金属护套环流是影响电缆温升及载流量的关键因素。在综合现有电缆金属护套环流计算理论及电缆温度场和载流量数值计算模型与计算方法的基础上，本文建立了电缆温度场和载流量计算的有限元模型。该模型充分考虑了实际电缆沟工程敷设工况。在此基础上，分析并计算了金属护套环流影响下的典型电缆温度场，讨论了维持三相电缆线芯（或金属护套）最高温度不变前提下金属护套环流影响下的线芯载流量，研究了不同大小环流对电缆温度场和载流量的定量影响规律。结果表明：金属护套环流的增大将导致电缆温度升高，线芯载流量降低；随着电缆金属护套环流的增大，电缆金属护套环流对电缆温度及载流量的影响作用显著增加；相比于维持三相电缆线芯最高温度不变，同一环流影响下维持三相电缆金属护套最高温度不变时计算出的线芯载流量更低。本文的研究成果为保障电缆在工程实际中长期安全高效运行提供了理论指导。

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基于内部能量管理和外部路径规划协同的水下无人航行器能耗优化

侯慧，陈洋洋，谢长君，吴细秀，谢坤，范则阳

电工电能新技术. 2021, 40(10): 27-36. https://doi.org/10.12067/ATEEE2101030

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为减少水下无人航行器的出力，本文创造性地提出搭乘海流的方法，并在此基础上，以航速-功率曲线为耦合变量，建立了一种内部能量管理层和外部路径规划层协同的水下无人航行器能耗优化策略。内部能量管理层根据等效氢耗理论为2套燃料电堆和蓄电池分配输出功率，使得水下无人航行器在不同需求功率下的等效瞬时氢耗最小。外部路径规划层考虑搭乘海流的可能性，使用A*算法选择搭乘海流的切入点和切出点，同时优化航速，使得水下无人航行器在起始点之间航行需要的等效氢耗最小。仿真结果表明，为充分利用海流的流场，水下无人航行器选择性地搭乘海流；同时，本文所提协同优化策略能够有效减少其30.08%的所需等效氢耗。

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10 kV交流XLPE电缆熔接头的直流电场仿真分析

王启隆，王国海，王方舒，黄韵，韩哲，陈向荣

电工电能新技术. 2021, 40(10): 37-43. https://doi.org/10.12067/ATEEE2105043

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为了研究具有不同电气性能的熔接头在直流下运行的电场分布，本文以10 kV交流交联聚乙烯（XLPE）电缆熔接头为例，通过有限元仿真软件建立熔接头电场和温度场耦合仿真模型，得到了当恢复绝缘且具有不同直流电导率时熔接头的直流电场分布。结果表明：当恢复绝缘的直流电导率大于本体绝缘时，熔接头直流运行时的最大场强位于反应力锥处。随着绝缘温差的增大，反应力锥场强逐渐减小而应力锥场强逐渐增大。反应力锥坡度越小，其电场强度越大，但熔接头恢复绝缘与本体绝缘的结合性更好。

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中频变压器用环氧树脂/纳米BN复合介质的导热和电气性能研究

张梦甜，王国海，孟繁博，江铁，洪泽林，陈向荣

电工电能新技术. 2021, 40(10): 44-52. https://doi.org/10.12067/ATEEE2103051

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为了研究中频变压器用环氧树脂复合材料的导热和电气特性，本文选取高导热纳米氮化硼（BN）颗粒作为填料，利用盐酸多巴胺对其进行表面修饰，采用溶液法制备了环氧树脂/纳米BN复合材料试样（BN质量分数分别为1%、2%和5%），通过扫描电子显微镜对试样的微观形貌进行分析，测试了试样的热导率、体积电导率、中频击穿场强和表面电位衰减特性。结果表明：纳米BN的添加提高了环氧树脂的热导率；1 wt%和2 wt%纳米BN的添加降低了环氧树脂的电导率和载流子迁移率；随着电压频率的升高，试样的击穿场强降低；随着纳米BN浓度的增加，击穿场强呈现出先升高后降低的趋势；纳米BN能够缓解环氧树脂击穿场强随频率升高的影响，降低环氧树脂的表面电位衰减速度。上述结果表明，适量添加1 wt%和2 wt%的纳米BN能够提高中频变压器用环氧树脂复合材料的导热和电气性能。

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复合绝缘材料介电性能的相场模拟研究进展

郭玉金，董紫薇，李庆民，韩智云，李志辉

电工电能新技术. 2021, 40(10): 53-63. https://doi.org/10.12067/ATEEE2105055

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相场方法在介观尺度范围内为复合材料的微观结构演化过程提供了一种有效的分析工具，填补了原子尺度微观模拟和宏观尺度模拟之间的跨度。本文首先综述了相场模型的理论基础，具体包括序参量选取原则、自由能泛函构建思路、相场动力学方程求解方法等。然后，介绍了相场模拟方法在复合绝缘材料本征构效关系、击穿演化机制、材料结构设计中的应用进展，并归纳出开展相场模拟有待深入研究的几个关键问题。分析指出，相场模拟可为复合绝缘材料的介电行为研究提供基础的方法论和半定量的解析手段，但目前仍缺乏涵盖不同建模尺度的统一仿真框架体系。

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基于能效的交直流混合配电母线配置方法研究

朱梦颖，彭勇刚，宋弘亮

电工电能新技术. 2021, 40(10): 64-73. https://doi.org/10.12067/ATEEE2101050

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在分析交直流配电系统及国内外直流配电系统发展历史与现状基础上，针对实际工程需求，从能效分析角度研究交直流母线规划配置问题。在单独考虑直流负荷占比、负荷同时系数，同时考虑光伏容量、直流负荷占比、光伏出力系数，统筹考虑直流负荷占比、光伏比率、储能最大充放电功率几种情况下，进行不同配置下交、直流母线能效对比，获得交直流配电的效率转换临界点，为交直流配电的设计提供一定的理论支撑。然后在各情况下用典型日曲线进行日周期能效最优的交直流母线规划配置研究，并通过对江苏某实际项目母线配置进行能效计算，验证方法可行性，并对该项目的微网路由器方案和工频变压器加VCS方案的系统损耗进行对比。

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超导故障限流器抑制短路电流直流分量的仿真分析

倪辉，黎炜，兰润栋，项彬，丁培，喻婷，赵庆，罗金辉，姚晓飞

电工电能新技术. 2021, 40(10): 74-80. https://doi.org/10.12067/ATEEE2101046

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短路电流中的周期分量和直流分量对系统短路容量都有贡献，而后者在工程应用中没有引起足够的重视。目前我国宁夏、上海、广州等电网普遍面临短路电流直流分量超标，系统保护装置难以可靠清除故障的状况，严重威胁电力系统的安全可靠性。基于此，本文提出使用超导故障限流器在限制短路电流幅值的同时，抑制短路电流直流分量的方法，缓解断路器的开断负担。目前超导限流器对短路电流直流分量的抑制效果及在高直流分量系统超导限流器的设计方法尚不清楚。因此，搭建了超导故障限流器模型，以330 kV系统为例，研究了不同直流分量时间常数下超导限流器阻值与直流分量的关系，提出了超导故障限流器失超阻值的优化设计方法。结果表明在不同的短路故障条件下，超导限流器对直流分量的抑制效果均非常明显，能有效提高系统的可靠性。

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中英文目录（2021年第10期）

电工电能新技术. 2021, 40(10): 81-82.

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2021年, 第40卷, 第10期　刊出日期：2021-10-23

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