模拟试验

针对现场气体绝缘组合电器(gas insulated substation，GIS)局部放电绝缘缺陷漏报、误报情况频发的问题，文中根据GIS实际运行温度范围对GIS内部常见固体绝缘缺陷开展不同温度下间歇性放电特性试验研究，搭建GIS电-热耦合间歇性放电模拟试验平台，采用脉冲电流法、特高频(ultra high frequency,UHF)法、超声波法和气体特征组分检测法获取不同温度下固体绝缘缺陷间歇性放电特征数据并进行分析。研究发现：UHF法和脉冲电流法在不同温度下均能有效检测到试验缺陷间歇性放电UHF信号，超声波法和气体特征组分检测法无法有效采集到有效放电数据；固体绝缘表面金属污秽缺陷和内部气隙缺陷间歇性放电电压与温度呈负相关，污秽缺陷间歇性放电电压呈较为明显的线性下降趋势，气隙缺陷间歇性放电电压呈先大幅下降后较平缓线性下降趋势；污秽缺陷间歇性放电的平均放电量和UHF信号幅值与温度的升高呈正相关；污秽缺陷放电间歇性在不同温度下随放电时间的增加会增强，而气隙缺陷放电时间间隔在26 ℃、40 ℃、50 ℃下能由秒级发展为毫秒级，存在演变成击穿放电的风险。文中研究成果进一步丰富了GIS间歇性放电理论体系，有助于提升现场GIS间歇性放电的有效诊断率。

电站流体机械（水轮机过流部件、汽轮机通流部件等）运行工况恶劣，多泥沙流域水电站普遍存在磨蚀损伤，汽轮机叶片易在水蚀作用下导致叶片型线缺损，传统处理方法为被动防护与修复，存在修复量大、防护效果差、防护范围小等问题，尤其无法满足窄间隙部位及狭窄空间等现场抗磨蚀防护要求。针对上述问题，本项目开展对不同水力条件、不同结构形式水轮机过流部件磨蚀损伤状况进行调研及失效机理分析。通过 CFD 计算研究水力条件对水轮机损伤影响，提出降低水轮机磨蚀损伤的主动预防措施，研究开发水轮机过流部件损伤小型化 HVOF 抗磨蚀涂层防护技术。通过汽轮机叶片用钢焊接和喷涂工艺试验、模拟试验等，开发出一整套适合于现场的汽轮机叶片小型化 HVOF 抗磨蚀涂层防护技术。 该技术已应用于华能澜沧江水电公司、华能四川水电公司等全国 50 余台水电机组及华能平凉、丹东电厂等全国 10 余台火电机组的流体机械抗磨蚀防护，运行至今各项技术指标良好，取得满意工程应用效果，经济和社会效益显著，尤其适用于我国高泥沙、高水头水电机组以及灵活性改造火电机组，具有广阔的市场推广应用前景。掌握具有自主知识产权的电站流体机械抗磨蚀小型化 HVOF 涂层防护关键技术，延长部件使用寿命。该技术具有防护后不破坏原有的振动特性、转动特性和强度特性等优点，达到国际先进技术水平，提升了我国电站流体机械表面防护技术水平。

智能电网技术的发展使我国变电站建设型式发生了根本变化，二次设备因安装位置前移，将面对比常规变电站更加恶劣的电磁环境，这主要是由于现有电力智能设备相关标准和干扰防护方案都是基于传统变电站中电工电子所处的电磁环境制定的，而智能变电站结构配置和电磁环境与传统变电站不同，造成了电子式互感器等智能设备虽通过了标准中所规定的电磁兼容试验，但到现场仍存在高故障率的情况。因此，目前亟需开展变电站系统级强电磁环境模拟技术研究，并研制成套试验装备，形成相关标准，进而通过产品试验考核，降低电力智能设备的现场应用故障率，保障国网公司坚强智能电网建设的顺利开展。项目通过产、学、研、用多家单位联合攻关，从强电磁环境标准模拟试验方法、系统级强暂态电磁环境模拟试验平台、长期全工况电磁环境模拟技术三个方面开展研究，并实施工程应用，有效解决了上述难题，取得了集理论、技术、装备和应用于一体的系列成果。 本项目成果授权专利20项，发表文章23篇，制定相关标准2项，在电力工业电气设备质量检验测试中心、各地方电力公司及生产厂家得到应用，各项指标均符合现场应用和标准化的要求，并已全面应用于我国输变电工程中电子式互感器性能检测和故障诊断，显著提升了产品的抗强电磁干扰能力。经业内专家鉴定，一致认为：“项目研究成果达到国际领先水平”。

我国电厂凝结水精处理系统的高速混床承担着净化电厂给水水质的重任，其在“正向水锤”的冲击负荷下，布水装置易损坏，导致高混出水水质恶化、周期制水量下降、酸碱耗上升，从而引起热力设备积盐、结垢和腐蚀等问题，以及在“逆向水锤”发生时树脂倒灌导致停机事故，这对机组运行的安全性和经济性造成了显著影响。项目组依靠西安热工院研究开发基金项目与吉电股份白城发电厂委托项目等的支持，针对以上问题，做了以下四方面研究：分析现有高速混床布水装置偏流的原因，确定传统的多孔板拧水帽式布水装置设计缺陷所导致的损坏问题为主要原因；提出了高速混床计算机流体力学模拟优化方法，确定评价指标和参数，解决高流速、高压力等极端工况下高纯水处理难以在实验室进行动态模拟试验的技术难题；研究提出高速混床新型布水装置的技术方案，并利用仿真模拟方法对设计参数进行优化，开展工业试验，对技术方案进行验证和评价；确定“逆向水锤”发生原因为混床进口突然失压所致，开发了防止精处理混床树脂倒灌的智能化装置。 本项目成功研发了提高精处理混床布水均匀性的技术及产品，并依托承担的多项精处理混床运行优化项目，对该技术不断升级，最终形成了极端条件下高速混床均匀布水的关键技术，并开发了相关的产品。该技术已授权专利5项，申请专利5项，发表核心期刊论文4篇，制定并发布企业标准1项本技术应用后，使我国电厂混床出水水质与单位体积树脂周期制水量均达到国际领先水平，彻底解决了混床树脂倒灌造成停机等严重事故的问题，延长了电厂锅炉与汽机设备的使用寿命。本项目研究成果已在国内35家电厂40台机组158台混床进行了推广应用，该技术推广至今累计节约酸碱用量10000吨以上，减少高盐废水排放150万吨以上，节约除盐水100万吨以上，节水减排效显著。目前全国95%以上的电厂混床采用传统布水装置，而全国的混床保有量达6000台以上，另外我国及“一带一路”国家新建发电厂的混床数量也非常庞大，因此该技术推广应用前景十分广阔。

输电线路以及变电站雨闪事故较多，目前国内外学者对降雨条件下间隙放电特性进行了研究，但降雨条件下短 空气间隙放电特性及机理没有明确结论。本文利用降雨模拟试验平台，研究降雨强度、雨水温度、雨水中所含离子种类 对棒-棒短空气间隙交流击穿电压的影响。试验结果表明：降雨强度对棒-棒短空气间隙交流击穿电压的影响明显。降雨 强度增加使交流击穿电压降低，而雨水温度的升高会使空气间隙交流击穿电压升高，雨水中所含离子种类的改变对交流击穿电压没有影响。研究所得结果可为降雨频发地区的外绝缘设计提供理论指导。

​6月16日获悉，中国电力科学研究院有限公司日前完成特高压换流变压器防爆燃用550千伏接地触发间隙油中电弧转移熄弧模拟试验，触发间隙均在1毫秒内可靠转移熄灭油中电弧，验证了触发间隙转移熄灭油中电弧防爆燃方案的可行性，并在接近实际工况下验证了触发间隙的关键性能及可靠性，为特高压换流变压器防爆燃提供了简单有效的解决方案及关键设备。

项目针对大型城市高压电网火灾感知和处置关键技术，在电缆隧道火灾模拟、智能识别、联动灭火及故障恢复等方面开展了系统研究，并取得创新成果，具体包括：提出高压电缆通道远程可控火源真实模拟方法，研制出整套电缆火灾模拟试验系统。构建多模型组合的实时视频流火情判别算法，研制电缆通道火灾识别告警模块与信息综合处理平台。提出高压电缆通道火灾网格化和差异化防护策略，研发国内首台基于临界态二氧化碳的高压电缆隧道应急消防车及快接式通道工井定向导流装置。提出采用金属应力锥配合油绝缘工艺的高压电缆接头快装技术，研发110（66）kV、220kV油浸式电缆快速恢复接头。

项目通过对“火电厂水资源综合利用技术研究及应用”立项研究内容的理论和实验研究、电厂现场模拟试验、装置研发、中型试验、系统调试、系统优化及生产应用实践。建立了火电厂水质梯次高效利用系统，节水效益显著。解决了城市污水处理厂尾水难降解有机污染物、氨氮和细菌等有效去除的关键技术问题，开发了臭氧-牡蛳壳生物固定床-MBR深度处理集成技术对COD、氨氮、总磷和细菌的去除率分别达到81%、99%、65%和99%，形成城市污水处理厂尾水深度处理全面回用于火电厂工业用水的集成技术；研发了沸石分子筛、氧化石墨烯膜和淀粉改性重金属整合捕集剂等新型材料，突破了火电厂脱硫废水重金属离子高效去除的技术瓶颈，对废水中重金属离子和浊度的去除率可达95%以上；研发适用于火电厂终端废水处理的电化学装置，攻克电厂终端废水处理技术难题，实现废水中多种污染物的高效去除，实现了废水减排及零排放示范应用。随着国家各项环境保护政策、法规的逐步实施，对各新电源项目水源的取水限制越来越严。提高水的重复利用率和废水资源化程度，既符合国家节能减排、发展循环经济、建设资源节约型社会的宗旨，又促进了污水资源化与健康可持续发展，更重要的是为火电行业的可持续发展拓展了空间：对企业周边社会的稳定产生了积极作用，为地方经济的发展腾出了环境空间。

本成果工作内容来源于重大专项“CAP1400 反应堆结构水力模拟试验研究”(ZB06)课题，是重大专项示范电站核岛关键设备的设计改进与创新的重要组成部分。本课题主要研究了大型先进压水堆核电厂反应堆水力性能关键技术研究及创新设计。CAP1400 反应堆为我国自主开发的第三代非能动核反应堆，是国内首次开发“四进两出”的 AP/CAP 系列反应堆。对于该类堆型，其反应堆的水力学特性在国内尚无研究经验，本项目为国内首次针对该类型反应堆开展水力学研究。 由于 CAP1400 反应堆在 AP1000 基础上大大提高，其需提供的系统流量大幅提高，同时造成系统阻力，尤其是反应堆阻力大幅提高，这使得主泵的扬程和流量参数也大大提高，从国内目前主泵设计和制造能力来看几乎无法满足如此大流量高扬程的设计要求，这是 CAP1400 项目开展之初的重大技术难点之一。同时，由于 CAP1400 反应堆的功率提高，燃料组件数量和堆芯布置也发生重大变化，这导致堆芯入口流量分配特性也发生显著变化，该水力学特性是确保堆芯安全的关键因素之一。 为了解决这两大影响 CAP1400 反应堆开发的重大技术难题，本成果从反应堆整体水力模拟试验和理论分析两个角度详细研究了 CAP1400 反应堆本体的水力学特性，并开发了 CAP1400 反应堆创新结构，使得 CAP1400 反应堆在水力学性能方法达到国内领先水平，并在堆芯入口流量分配特性方面达到国际领先水平。

随着高压电缆-架空线混合线路的应用广泛化，基于均匀参数的线路故障定位方法难以实现故障区间判断和故障点精确定位。为此，本文提出了一种基于小波理论的双端故障精确定位方法，通过采集高压电缆线路首、末端故障电流的工频暂态信号进行极性判断以实现故障区间判断，并通过采集故障电流的双端行波信号以实现电缆段内故障点的精确定位，并构建了 110 kV高压电缆状态仿真试验平台，开 展高压电缆线路区间内和区间外故障模拟试验，以验证该故障定位方法的实际效果。结果表明：基于小波理论的故障定位方法可实现高压电缆混合线路故障区间判断，可准确判断故障点位于高压电缆线路区间内还是区间外；该方法可实现高压电缆线路区间内故障点的精确定位，定位精度偏差小于9. 2 米，定位精度取决于行波电流传感器采集精度和同步时钟精度，可有效指导现场故障查找，提升抢修效率，对快速恢复供电具有重要意义。