直接由有限元方程计算边界场量与积分量的新方法——通量替换法

本文在有限元素法的基础上,实现了场域第一、第二类边界条件的等效替换,并据此导出了计算电荷量与导体表面场强或边界法向场强及介质分界面上法向场强的新方法——通量替换法。这种方法不必采用位函数的导数求场强以及对边界场强的积分求电荷量,不仅十分简单,而且精度显著提高。     

±400kV高压直流电缆绝缘厚度设计与验证

本研究以±400 kV高压直流模型电缆为研究对象,开展了直流耐压试验和冲击耐压试验,获取模型电缆在最高运行温度下的直流击穿电压和冲击击穿电压,求解其在直流击穿电压和冲击击穿电压下的电场分布;基于平均场强法和最大场强法分别设计±400 kV高压直流电缆绝缘厚度,并计算了直流电压和冲击电压下绝缘层电场分布;通过对比±400 kV高压直流电缆和模型电缆的电场分布,最终得出了±400 kV直流电缆绝缘厚度.结果表明:采用平均场强法进行高压直流电缆绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于冲击电压;而采用最大场强法进行绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于直流电压.     

多路供电系统高压输电线考虑弧垂的场强计算模型

交流输电线路附近的空间场强是随时间变化的,在电磁环境保护和ADSS光缆架设中都需要计算出空间点在一个时间周期内的最大场强值,而对于实际输电线路还要充分考虑弧垂的影响。针对上述情况,采用等效电荷法,在考虑弧垂时分别基于频域和时域建立了多路供电系统高压输电线下的分段三维计算模型,并推导出了相应的最大场强计算公式。比较两种模型发现时域模型占用内存较少且延拓性较强,建议采用时域模型。最后用其公式编程对一条输电线路进行了计算比较,得出所推导的最大场强公式计算结果比以往场强计算结果更准确,弧垂对输电线路的最大场强有很大的影响,输电线路的场强计算应该采用三维模型。     

特高压直流输电线路档距内电场三维仿真模拟

传统的二维模型不能正确反映特高压直流输电线路档距内考虑弧垂和跨越建筑物等因素时的电场分布.因此,本文采用镜像法计算标称场强.结合悬链线方程,给出特高压直流输电线路电场三维仿真计算解析法的详细步骤,并采用该算法研究了考虑弧垂以及存在建筑物时输电线路档距内的三维电场分布.无建筑物时,线路正负极导线下方场强最大值出现在弧垂最大处,随着远离弧垂最大点,场强沿着纵向和横向逐渐衰减.存在建筑物时,建筑物房项尖角处的场强将发生畸变.因而,在评价跨越建筑物的特高压直流输电线路对环境的影响时,必须考虑建筑物对场强的畸变影响.     

直流电压下气固交界面表面电荷积聚现象的实验分析

为了研究直流电压下气体绝缘设备中气固交界面的表面电荷积聚现象,采用电容探头法对施加了直流电压后的盆式绝缘子进行了表面电位的测量,并通过数值计算得到了不同电压幅值和电压极性下的表面电荷分布.实验结果表明,整个系统中的最大场强未达到空气的起始放电场强时,绝缘子表面没有明显的电荷积聚.而当最大场强超过空气的起始放电场强时,电...     

绞线花纹导线表面电场强度计算与分析

为了准确计算输电绞线花纹多股绞线表面电场强度的大小,建立了二维电场模型,采用有限元法与镜像法相结合的方法计算带有花纹的输电线表面场强,并与光滑导线模型的场强进行比较,还分析了绞线花纹对导线表面最大场强的影响。考虑输电线表面花纹后计算出的表面最大场强与将导线视为光滑圆柱体的计算结果相差>20%。在导线选型时,应充分考虑绞线花纹对导线表面最大场强的影响。     

多路供电系统高压输电线下工频电场的广义数学模型

在电磁环境保护和ADSS光缆悬挂设计时，都需要计算出空间任意点的最大场强值。由于输电线的交流电压随时间而变化，所以空间点的场强也随时间而变化，但在各线布局和电压等级一定的情况下，各点的最大场强值是固定的。为了准确计算多路供电系统高压输电线下空间点的最大场强值，采用等效电荷法，分别基于频域和时域建立了其广义数学模型，并推导出了最大场强计算公式。通过比较发现时域方法占用内存较少且延拓性较强，建议采用时域方法。通过编程对一条同杆塔双回输电线路进行了计算，其结果和理论分析结果一致。     

求平面电场边界的法向场强的一种新算法

本文介绍用有限元法求解平面静电场边界法向场强的方案。和一般流行方案不同,不是先求出节点电位值,而是先求出节点通量函数值,由此简单导出法向场强。法向场强的精度因此大大提高。文中介绍了如何把泊松方程变为拉氏方程。附有例题与解析法比较。     

EMP作用下的电缆耦合及屏蔽效能试验分析

介绍了三同轴法、线注入法、功率吸收钳法、混波室法等电缆屏蔽效能测试方法.进行了电磁脉冲作用下的同轴电缆和裸线耦合试验,探讨了该环境下同轴电缆屏蔽效能的测试方法.试验分析表明,电缆耦合后的波形为衰减振荡波,振荡周期正比于电缆的电长度,频谱与照射场的频谱不一致,裸线的耦合输出衰减较快.根据试验数据,采用峰值场强法计算的电缆屏蔽效能与峰值电压法的结果吻合,所以可采用峰值场强法对电缆进行电磁脉冲的屏蔽效能测试.电磁脉冲作用下的同轴电缆屏蔽效能较相当频段连续波作用下的略低.     

电子注入式迁移管测量低E/N值下SF6主要分解产物迁移特性

采用脉冲电子注入式迁移管,对GIS中常见气体成分在低E/N值下的负离子迁移特性进行了研究,研究对象包括:O_2、SO_2、SOF_2、SO_2F_2和SF_6。在所研究E/N值范围内(0.264～1.168 Td),结果表明:由于避免了传统离子门迁移管技术的电荷损失问题,离子电流信号强度大为提高;所研究气体对应的负离子迁移时间与迁移场强呈线性关系,迁移距离越长,迁移时间变化率越大。采用迁移距离和迁移时间差值法计算出的离子迁移速度,能有效消除离子起始加速阶段速度不稳定对稳定迁移速度的影响。所测成分的负离子迁移率在较低迁移场强下,随着迁移场强的增加而降低,当迁移场强增大到一定值后,迁移率稳定在一与迁移场强无关的确定值;迁移场强较小时,离子热运动对迁移率结果有较大影响。     

采用屏蔽线降低架空线线下场强的研究

采用等效电荷法对架空线下的场强进行分析。通过对架空线线下架设屏蔽线后线下场强的计算,可知屏蔽线架设位置、数量对降低线下场强的效果有明显的影响。工程实践也证明, 在输电导线下方安装屏蔽线来降低地面电场, 既经济, 又实用。建议: 同杆双回线路采用屏蔽线时, 架设宽度以与输电线基本等宽为宜; 屏蔽线架设高度在离最低相导线下方3m 左右屏蔽效果较好; 采用2～3 根屏蔽线为宜。     

电极表面场强数值计算方法的比较

介绍了电极表面场强计算的曲率半径法、多点逼近法和综合法,给出了相应的计算公式和误差估计公式.并用球电极和同轴圆柱电极比较了三种数值方法的场强计算误差.结果表明,综合法效果较好.     

沿面电场对GIS绝缘子闪络电压的影响

为分别探究绝缘子沿面合成场强、切向场强分量和法向场强分量对其闪络电压的影响,以不同沿面电场分布的48种环氧支柱绝缘子试样为研究对象,根据其在标准雷电波下的闪络电压,与有限元法计算的沿面电场分布结果,分析了绝缘子沿面合成场强最大值E_(max)、切向场强最大值E_(tmax)、法向场强最大值E_(nmax)对其沿面闪络电压U_f的影响规律。结果表明,E_(max)、E_(tmax)、E_(nmax)与U_f的相关度分别为-0.90、-0.84、-0.73。根据气体放电理论分析可知,E_(max)是影响绝缘子沿面闪络放电起始以及放电形式转变的主要因素,E_(tmax)是影响绝缘子沿面闪络发展的次要因素。但根据气-固界面静电场衔接条件可知,通过改变绝缘子形状和电极结构来减小E_(nmax)能够有效降低E_(max),同时可以有效抑制绝缘子表面电荷的积聚。因此,建议将沿面合成场强、切向场强、法向场强控制值一同纳入绝缘子电场设计规范。     

60 kW高频高压变压器的绝缘研究

以60 k W电子束焊机用高频高压变压器建立模型,通过比较3种绕制方法对电场强度的影响,并利用有限元软件Ansoft在静电场条件下对C型法和Z型法的场强和电位分布进行仿真分析。结果表明:C型法的场强分布比Z型法的场强分布更均匀,变压器绕组两端的端电势最高,所以在进行绝缘处理时要尤其注意绕组两侧的绝缘。     

纳米Al_2O_3对低密度聚乙烯高压直流电缆绝缘材料性能影响研究

选用纳米Al_2O_3粒子作为填料,通过熔融共混法制备出不同填料质量分数(0.1%、0.2%、0.5%、1%)的低密度聚乙烯纳米复合材料。利用电声脉冲法研究了室温下纳米复合材料在30k V/mm场强中空间电荷分布及场强畸变特性,并测量了固定场强中不同温度下的直流电导率和室温下不同场强中材料的电导率变化。结果表明,当纳米粒子添加量为1%时,能有效改善聚乙烯中电荷积聚和场强的畸变现象,并降低聚乙烯的直流电导率。同时发现不同场强下,不同含量的聚乙烯纳米复合材料的直流电导率,随温度变化趋势不同。     

750kV三相输电导线表面的起晕电场分析

通过有限元法计算了不同分裂导线、截面积、对地高度时分裂导线表面场强。计算结果表明采用分裂导线可以有效降低表面场强,从而达到抑制电晕放电的作用。借助皮克的导线电晕起始场强经验公式,得出750 kV输电线路采用6分裂导线比较合理。同理,适当改变导线截面和对地高度也可以降低导线表面场强。     

宽带GTEM小室场强校准装置和不确定度评定

本文介绍根据同轴非对称矩形传输线原理研制的异形吉赫横电磁波传输室以及研制过程中解决的难点问题和关键技术.该装置具有宽频带、大功率等特点,可以建立高场强的场强校准系统,进行场强探头和近区场强仪的校准.文中介绍了采用此装置进行场强校准的系统,分析采用GTEM小室进行校准的方法和测量不确定度的评定.     

采用双馈源的混响室场性能优化数值分析

为了优化混响室的场性能,提出了采用双馈源的混响室设计思想,从原理上对混响室采用双馈源的可行性进行了分析,并采用矩量法分别对单双馈源条件混响室进行数值模拟计算,从场强大小和场均匀性两方面研究了采用双馈源对混响室场性能的影响。数据结果表明,采用双馈源时能显著改善混响室工作区域的场均匀性能,并且要产生相同大小的场强,采用双馈源能降低对功率放大器的要求,进而降低混响室的测试成本。     

交直流同塔输电线路地面混合场强计算

给出了一种同塔的单回直流双回交流地面混合场强的计算方法,考虑了塔型、交流导线相序、直流导线正负极起晕差异对地面混合场强的影响因素,并分析了交、直流导线分别对地面场强的影响。结果表明:塔型对地面场强影响较大,交流导线采用倒三角型时计算结果最优;交流导线的相序会影响地面混合场强的大小,但不会影响其分布位置;交流导线和直流导线对地面混合场强大小均起重要作用,但作用范围不同;考虑正负极导线起晕场强差别时,负极性导线下方混合场强较正极性场强明显较大。     

±800kV输电线路带电作业电场仿真分析

为了确保±800 kV特高压直流输电线路带电作业过程中线路和作业人员的安全。文中运用Ansoft软件建立了杆塔、绝缘子、线路以及人体的仿真模型,并用有限元分析法对带电作业人员以不同方式进入等电位过程中典型位置的体表场强进行了计算。计算结果表明:采用双人直立式沿绝缘子串进入等电位作业,人移动至绝缘子1/4处时的体表场强约为5~15 kV/m,当人移动至绝缘子1/2处时的人体体表场强约为10~30 kV/m;采用吊篮法进入等电位作业,带电作业人员位于杆塔上地电位作业时,作业人员较安全,吊篮移动至距屏蔽环3 m左右时,人体体表场强约为41~195 kV/m,作业人员达到等电位后,作业人员体表场强超过了510 kV/m,应采取特殊的屏蔽措施。