纳秒脉冲电晕放电的衰减及电晕线电阻率对其的影响

在线-板电晕放电反应器模型上,分别采用电阻率较高的镍铬不锈钢线和电阻率较低的青铜线作为电晕线进行了脉冲电晕放电试验研究。结果表明,在其它条件相同的情况下,镍铬不锈钢线比青铜线上的纳秒脉冲衰减要大,两者的差别达15％。这表明,在纳秒脉冲电晕放电的实际应用中,电晕线的电阻率对纳秒脉冲电晕放电的衰减影响不容忽视。     

SF6气体中典型缺陷的光电脉冲光谱极性效应分析

为了更好地将光学探测和弧光监测应用于SF6气体绝缘系统，并进一步完善对放电光电极性效应的认识，搭建了一套SF6局部放电光电联合模拟实验系统，通过多光谱传感器对绝缘子爬电和电晕放电2类典型情况下的多光谱信号进行采集，分析其多光谱光电脉冲极性效应。研究结果表明：2种放电3个波段的光辐射强度幅值及占比存在显著区别，其中电晕放电多光谱极性效应更为明显，其正、负极性放电多光谱脉冲信号幅值在相基统计图谱上存在明显区别；随着外施电压上升，沿面放电多光谱信号幅值上升且速率加快，而电晕放电幅值增长幅度减缓，并且2种放电类型的紫外波段占比减小，可见波段占比增加，红外波段保持较低水平；在脉冲重复率分析中，2种放电的脉冲重复率均随电压增大而增加，其中电晕放电正极性脉冲重复率小于负极性；在多光谱数据三元分布统计中，电晕放电的正、负极性脉冲分布发生明显分离，而沿面放电分布基本重叠。     

纳秒脉冲表面滑闪放电的电气和光学特性

为了研究纳秒脉冲表面滑闪放电特性,本文采用一种新型三电极结构的激励器,通过纳秒脉冲叠加负直流的混合激励模式产生表面滑闪放电。实验研究了电压脉冲分量、电压直流分量及两者的差值对纳秒脉冲表面滑闪放电特性的影响。实验结果表明,当脉冲电压幅值固定时,直流电压幅值的改变对脉冲侧电流的影响较小,但对直流源侧电流却影响显著,直流源侧电流随直流电压幅值的增加而增加,发生表面滑闪放电后峰值和速度均增加。直流电压幅值越大,直流源侧电流出现时刻越早。当直流电压幅值固定时,脉冲侧电流和直流源侧电流均随着脉冲电压幅值的增加而增加。实验中存在一个电压阈值(脉冲分量和直流分量电压差值)使纳秒脉冲表面滑闪放电发生,该阈值为22k V。此时发生表面滑闪放电,瞬时功率峰值、单脉冲能量峰值和稳态能量均迅速增加。脉冲直流电压差值相同时,脉冲分量主导脉冲侧电流的大小,直流分量主导直流源侧电流的大小,脉冲分量所占比例的大小对功率和能量损耗的影响较大。此外,利用数码相机拍摄放电图像研究了纳秒脉冲表面滑闪放电的光学特性,放电图像表明,在电极间施加合理的脉冲电压和负直流电压均可产生表面滑闪放电,实现等离子体的拉伸效果,在阻挡介质表面获得大面积的等离子体。     

纳秒脉冲激励的表面介质阻挡放电中表面电离波传播特性

表面介质阻挡放电(SDBD)激励器在等离子体主动流动控制中应用广泛,其表面电离波(SIW)传播特性是优化激励器控制效果的重要参数之一。该文分别以聚四氟乙烯(PTFE)和环氧树脂(ER)为介质材料,制作了多地电极阵列结构的表面介质阻挡放电激励器,采用纳秒高压脉冲电源作为激励源,对表面介质阻挡放电中的表面电离波传播特性进行了实验研究。实验结果表明,在脉冲电压的上升沿发生了两次击穿,形成放电通道,分别为初级电离波和次级电离波。在电流曲线上表现为有两个峰值,第一个电流峰值指示初级电离波,第二个电流峰值指示次级电离波。对不同位置处的电流曲线进行积分得到其电荷分布与演化,发现靠近高压电极处的电荷消散的较快,远离高压电极处的电荷消散的较慢,且聚四氟乙烯介质在放电后有明显的电荷残余,而环氧树脂介质电荷残余不明显。此外,研究了外加电压幅值和重复频率对SIW传播特性的影响,结果表明,当保持电压幅值不变(14kV),在100～1 000Hz范围内,脉冲重复频率越高,SIW的电流衰减速率越快,而SIW传播速度变化不大。保持重复频率不变(500Hz),在8～17kV范围内,脉冲电压幅值对SIW的电流衰减速率基本没有影响,但是SIW的传播速度随着脉冲电压幅值的增大而增加。该研究结果有助于SDBD激励器的放电参数优化。     

电晕线串并联的脉冲电晕放电特性

在线板结构脉冲电晕放电试验模型上 ,测试了不同长度电晕线串并联时的 ns脉冲电晕放电伏安特性 ,研究了电晕线串并联时脉冲电晕放电的不同特点。研究表明 ns脉冲电晕放电伏安特性呈指数函数上升趋势 ,串联电晕线的电晕电流随其长度的增长为自然对数函数上升趋势 ,并联电晕线的电晕电流随其长度的增长为线形函数上升趋势。根据研究 ,实际设计脉冲电晕放电反应器时 ,为提高反应器效率 ,多根电晕线应并联而不宜串联 ,且电晕线不宜过长     

一种用于脱硫脱硝的毫微秒脉冲电源的研制

电晕法烟气脱硫脱硝要求快速窄脉冲供电方式．介绍了一种新颖毫微秒波头脉冲电源，其输出电压波形．前沿上升时间小于20ns、脉宽小于100ns、基压和脉冲幅值分别可调，并且脉冲能显转移率和电源自身的能量效率也分别达到95％和70％以上．     

电晕放电辐射信号特征研究

在背景噪声研究的基础上,利用放电针对电晕放电辐射信号进行了实验研究。分析了不同因素(包括不同极性和大小的电压、天线的极化方向、接收距离、放电针的形状、温湿度等)对电晕放电辐射信号波形和频谱的影响。实验表明,电晕放电辐射信号波形具有陡峭的前沿,上升时间从几纳秒到二十几纳秒;频谱成钟型连续谱,主要集中在20~100MHz;极性不同,信号波形不同;电晕放电辐射场一般为垂直极化;辐射强度与接收距离成反比关系;相对湿度不同,信号幅值不同。     

邻近直流导线时交流电晕电流脉冲特性试验

本文搭建交直流并行线路电晕放电试验平台,研究邻近直流电压时交流单点电晕放电下的电晕电流脉冲特性。并对交流电晕电流脉冲的分布模式、重复频率以及波形等特征参数进行统计分析。试验结果表明,邻近的正极性直流电压会促进交流负半周电晕放电而抑制交流正半周电晕放电,邻近的负极性直流电压作用正好相反。直流电压对交流负半周电晕电流脉冲波形参数无明显影响,而正半周电晕电流脉冲的幅值会随负极性直流电压的增加有所升高。同时发现,随着交流电压幅值的升高,促使其正半周发生电晕放电所需要的负极性直流电压幅值也相应地升高,并基于电晕放电的发展过程中电离强度的计算提出种子电子的缺失是造成该现象的原因。最后,在电晕放电离子云模型基础上,提出脉冲序列发展的过程中电离区域电场强度恒定不变的假设,从而对邻近直流电压影响下的交流电晕电流脉冲波形参数特性给出了合理的解释。     

电站开关柜电晕放电的紫外脉冲法在线检测研究

开关柜作为电站重要的电气设备,需对其开展局部放电的在线检测,及早排除潜伏性绝缘故障与设备故障,以保障电站的安全生产运行。文章研制了基于紫外脉冲法的内置式开关柜电晕放电智能探测器,通过实验探究其有效工作距离,寻求紫外脉冲输出与电晕放电的关系。结果表明,紫外脉冲法具有良好的灵敏性与抗干扰性,适用于开关柜电晕放电的在线检测,紫外脉冲的输出个数与输出幅值均受电晕放电发展过程影响,基本可以正比反映放电强度。通过分析实验结果,提出了通过对比紫外脉冲的输出个数与输出幅值综合判断电晕放电发展程度与危害程度的检测手段,为提高测量准确度、进一步降低故障误报率提供了一种新思路。     

Trichel脉冲放电中的模式转变实验研究

Trichel脉冲为一种典型的负电晕放电电流形式。为了进一步研究Trichel脉冲放电特征,针对于其放电随机性强、不利于对脉冲单体进行研究这一点,在空气中室温开放环境下,利用针-板电极结构对负电晕放电特性进行了研究,采用统计学方法对其参数—脉冲上升沿时间、半波下降时间、脉冲幅值、脉冲频率—进行概率分布分析。结果表明,在放电过程中,随着电压的上升,Trichel脉冲放电存在着模式转变的过程,模式转变发生为一个连续过程;在该实验条件下,模式转变过程始于电压值为-6.5 k V,止于电压值为8 k V时;在模式转变过程中,脉冲上升沿时间与半波下降时间几乎不变,脉冲幅值改变。脉冲幅值出现大幅度跳变为判断模式转变的一个主要依据。     

脉冲放电能量传输的实验研究

针对脉冲电压Up沿放电线传播发生流光电晕放电,脉冲能量注入反应器内产生活性自由基进行烟气脱硫脱硝过程中,沿线Up波形的变形及脉冲能量的衰减会影响活性自由基产生的问题,为给设计工业应用反应器的几何尺寸提供依据,研究了Up及脉冲能量沿放电线变形、衰减的特性,且研究了电压、脉冲成形电容Cp、线径d及线长l等因素对能量传输、衰减的影响。实验结果表明脉冲电压沿放电线传输时,电压波形发生衰减,随着传输距离的增大,电压波形变形严重;电压、Cp、d和l对能量衰减有一定的影响,增大电压、Cp和d,沿线脉冲能量的衰减速度增大;l越短,能量衰减越快。实验得出最佳l≤10 m。     

基于纳秒脉冲电压的固体绝缘材料缺陷检测

文中搭建了重复频率纳秒脉冲电压下局部放电检测平台,输出电压幅值30 k V、脉冲前沿100 ns,半高宽120 ns,重复频率最大10 kHz。在纳秒脉冲电压激励下,试品中的缺陷产生局部放电,局部放电的次数与所施加脉冲数一致,放电重复性好,放电量和局部放电起始电压易于统计,局部放电参量便于提取;连续脉冲下,可以通过试品放电量的变化过程来判断试品缺陷的发展情况。因此,纳秒脉冲电压可用于试品的绝缘缺陷检测,有助于开展固体绝缘材料在局部放电作用下破坏过程和机理的研究。     

Nanosecond surface discharge and charge density evaluation Part I:review and experiments

Since the beginning of the 20th century surface discharge phenomena have been investigated form a viewpoint of scientific interest. By using both dust figure and photographic figure methods, together with the nanosecond pulse technique, the corona streamer development phenomena on an insulation surface were experimentally analyzed. The results obtained in a series of these experiments are summarized     

低气压下直流正极性冰电极电晕特性研究

覆冰将改变绝缘介质的放电过程，导致电力系统绝缘性能下降，为深入研究覆冰绝缘子串中空气间隙的电晕放电特性，基于冰棱-冰板电极系统，通过脉冲电流传感器和紫外线成像仪CoroCAM IV+揭示了气压对起晕电压、放电模式、放电波形及其幅值等的影响。通过数学分析提出表征不同大气压下不同间隙长度时起晕电压的修正公式，分析和讨论气压对放电脉冲及其幅值的影响。理论分析表明，随着气压的降低，覆冰空气间隙起晕电压呈幂函数或指数函数降低，特征指数同间隙长度相关。试验结果与理论分析一致，进一步揭示了覆冰环境下电晕放电的特性。     

基于脉冲波形时域特征的局部放电识别

建立了一套数字化实时高速局部放电波形测量系统,由简单实验室模型和工业仿真模型取得了不同类型局部放电的脉冲电流波形,包括空气中和油中尖板电极放电,电机模型线棒内部气隙放电,线棒端部沿面放电,用分段的时域数据压缩法提取了脉冲波形特征,采用分级人工神经网络进行放电模式识别,以得较好效果。     

Corona Transmission Line Energized by Very Short Pulse Voltages as Applied in Electrostatic Precipitators

The corona-producing characteristics of a corona wire energized by a very short pulse voltage superposed on top of a dc base voltage are investigated in consideration of its application in electrostatic precipitators. A ``formation region' of the pulse-induced negative corona is determined in terms of a Vb - Vp domain where Vb represents the dc base voltage and Vp the pulse peak voltage. A pulse voltage propagates in a form of a traveling wave along a transmission line out of an elongated corona wire and collection plates. It produces streamer coronas and loses its energy during propagation and finally becomes inactive so as not to produce coronas. As a result, a longitudinal distribution of the ionic current shows a decay towards the end of the line. An ``effective pulse energy' We is defined as an energy to produce uniform current distribution on the entire collection plates. This value of We amounts to 0.8 J for a 200-m corona line. A ``pulse peaking' to squeeze more corona energy from the pulse after corona-induced deterioration is tested using partial and total reflections, and its effectiveness is confirmed. A matched feeder concept to enable uniform distribution of pulse power to a number of corona transmission lines is also presented.     

高压纳秒电磁脉冲衰减器的研制

随着电磁脉冲技术的发展,电磁脉冲前沿越来越快,峰值越来越高。针对这些特点,为了减小高压纳秒电磁脉冲传输、衰减过程中电磁波的反射,在输出端得到理想的电磁脉冲波形,设计了一种高压纳秒电磁脉冲衰减器,采用高频电磁场仿真软件HFSS建模仿真,分析驻波比,优化结构尺寸。根据仿真及优化结果,制作了衰减量为30%和40%的衰减器样机。实验表明样机衰减量误差小,传输性能好,可对上升时间2ns左右,峰值小于40kV的电磁脉冲实现有效衰减。     

烟气净化用ns级高压脉冲放电系统

本文的主要目的是针对用脉冲电晕放电法脱除低浓度(200～3000ppm)大型点源烟气中 SO_2和 NO_x 所需的 ns 级脉冲放电系统,从应用基础角度进行比较全面的分析,以便为研制高效、高可靠性、低成本、大功率 ns 级脉冲电源提供实用性基础依据。