基于Rogowski线圈电流传感器的研制

论述了Rogowski线圈电流传感器的系统结构、工作原理、制作工艺等环节。对罗氏线圈进行了灵敏度测量 ,并对实验结果进行了分析。另外 ,论述了罗氏线圈传感器的功能与对应的软硬件措施。对抗干扰问题进行了讨论。     

基于自积分Rogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究

自积分式Rogowski线圈的体积小、频率响应高,是测量脉冲大电流信号的理想手段。本文分析了Rogowski线圈测量脉冲电流的原理,建立了自积分式Rogowski线圈分布式参数模型,分析了影响线圈频率特性的主要因素,采用电磁场数值分析方法建立了线圈三维电磁场模型,提取了线圈的电感、电容参数。利用求取的参数及等效电路,对其开环特性、闭环转移阻抗及相关影响因素进行仿真,仿真与实验结果对比表明了所建立电路模型的合理性,同时验证了参数的准确性。     

老炼后真空灭弧室触头表面击穿位置分布研究

文中目标旨在研究纳秒级连续脉冲电压对老练后真空灭弧室触头表面击穿位置分布的影响。采用屏蔽罩留有观察窗的玻璃外壳12 kV商用真空灭弧室与高速摄影仪(CCD),研究不同触头开距条件下纳秒级连续脉冲电压幅值、频率对触头表面击穿位置的影响。研究结果显示,在纳秒级脉冲电压作用下,真空灭弧室触头间隙击穿后,其击穿位置在触头表面的分布服从高斯概率密度分布;击穿位置在触头表面分布趋向于中心位置;击穿位置随脉冲电压频率的增大而更趋均匀,随脉冲电压幅值的增大而更趋集中,随触头开距的增大而更趋于集中。此外,触头表面不平衡度对脉冲电压击穿位置具有显著影响,随触头表面不平衡度的提升,击穿位置呈加剧集中,且集中点μ趋向于触头边缘间隙h较小的一侧。     

高压断路器电流零点延迟开断回路计算及试验

高压断路器利用交流电弧过零熄灭这一机理来完成电流开断,但随着特高压工程和直流电网的建设,系统中会出现电流零点延迟现象,对高压断路器的开断造成影响。采用非同步三相短路故障回路,分析了电流零点延迟现象产生的原因,并采用PSCAD软件对回路进行了仿真计算。计算表明：发生B、C两相短路时,当A相电流源电压的初始相位角α为90°或270°时,回路具有最大的直流分量,此时当两相短路经过5 ms发展成三相短路时,在B相中产生正向电流延迟零点现象;当两相短路经过15 ms发展成三相短路时,在C相中产生负向电流延迟零点现象。利用此现象,研究开发了一种电流延迟零点合成试验回路,并实现了高压断路器的电流延迟零点开断试验验证,结果表明断路器在开断过程中产生的电弧电阻会使回路中直流分量减小,从而导致电流延迟零点时间减小。     

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验发生器的建模

为了在设计的早期阶段,以仿真的方式预测电子产品在电快速瞬变脉冲群(electrical fast transient/burst,EFT/B)抗扰度试验中的性能,需要建立干扰源发生器及标准耦合装置的仿真模型。为适应EFT/B抗扰度试验标准的修订和补充,提出一种系统化的EFT/B发生器等效电路的建模方法。首先,基于对发生器充放电物理过程的分析,提出开路条件(1kΩ)下发生器输出波形的解析表达式,且表达式系数可根据仪器厂商的校准波形加以确定;其次,基于该解析式并采用阶跃函数激励,得到脉冲形成网络的传递函数,并分别采用恒电阻法及参数化电网络综合法得到脉冲形成网络的等效电路;最后,对等效电路各元件参数进行归一化处理,并根据发生器在匹配条件下(50Ω)的校准波形确定归一化系数。将EFT/B发生器的等效电路模型与标准容性耦合夹电路模型进行连接仿真,通过仿真与测量结果的对照验证了所提方法的合理性。     

高气压环境真空开关分闸速度对波纹管疲劳寿命影响

当气体绝缘金属封闭组合开关(GIS)应用真空开关作为开断元件时,真空灭弧室波纹管在高气压差环境下,承受开关高合分闸速度作用,其机械可靠性将成为影响GIS机械可靠性关键因素。然而,目前真空开关合分闸速度对波纹管疲劳寿命的影响研究尚属空白。文中旨在研究高气压环境下真空开关分闸速度对波纹管疲劳寿命的影响。以40.5 kV商用真空灭弧室波纹管作为研究对象,采用流固耦合方法,获得了波纹管在0.1～0.4 MPa气压差,以及1.0～4.0 m/s压缩速度条件下,波纹管的瞬态相对位移、瞬态等效应力分布,以及疲劳寿命,并进行了实验验证。结果显示:当波纹管分闸速度保持一定时,波纹管最大等效应力值随其内外压差的增大而提高;而当波纹管内部气压保持一定时,波纹管最大等效应力随压缩速度线性增加;波纹管压缩过程中应力波的传播与反射易造成波纹管局部应力的集中和阶跃式增大,其局部最大等效应力最大可增至1 500 MPa;高气压差条件下,波纹管压缩速度较高时,其机械寿命急剧降低,当压缩速度为4.0 m/s,气压差为0.4 MPa时,波纹管疲劳寿命仅为804次。     

Rogowski线圈在工频电流测量中的应用

论述了本文研制的Rogowski线圈电流互感器的系统结构、工作原理、制作工艺等环节.对罗氏线圈进行了灵敏度测试,并对实验结果进行了分析.另外,论述了罗氏线圈互感器的功能与相应的软硬件措施.对抗干扰问题进行了讨论.     

Rogowski线圈分布参数的分组建模与数值计算方法

以电磁场数值方式对Rogowski线圈的分布电容和分布电感进行计算。提出了一种Rogowski线圈分组建模的方法,在满足电小尺寸的前提下对整体模型进行了分组处理,通过电磁场数值结果讨论了单组匝数与组间电磁参数的影响关系,从而建立了线圈简化的低阶等效电路。应用该方法建立模型的35阶等效电路,并进行电路仿真,共需要30 min,而同样条件下,全波电磁场分析大约需要14h。模型样品的仿真以及试验测试结果,验证了笔者建模和分析过程的合理性。     

直流叠加高压脉冲的真空灭弧室老炼技术

提高真空灭弧室的老炼均匀度，并有效调控老炼电弧作用区域的能量注入方式和程度，是真空灭弧室老炼技术所要解决的两个核心问题。然而，在单一电源模式下，真空灭弧室触头间隙的击穿条件和放电能量相互制约，其老炼的时间和空间约束条件难以独立调节，所以难以同时满足对老炼均匀度和作用区域能量调控两方面的要求。为此提出了一种直流叠加高压脉冲的真空灭弧室双电源老炼技术方案，通过小能量的高压脉冲实现对触头间隙绝缘弱点的击穿和精确定位，引入大电流对该弱点区域进行老炼处理。与传统老炼方式的实验结果对比表明：该老炼方法可显著提升灭弧室雷电冲击耐压水平，提升幅度在40%左右，为真空灭弧室老炼技术的进一步发展提供了新的思路。     

基于高频电磁仿真的零区电流传感器设计

罗氏线圈在进行断路器零区电流测量时，由于线圈结构参数的相互制约，在提高灵敏度的同时会造成测量带宽的下降，因此同时满足高灵敏度和宽频带的要求存在较大困难。为此文中提出基于高频电磁仿真的零区电流传感器设计方法。基于解析方法分析，确定了满足传感器灵敏度要求的系列结构参量，基于Ansys-Q3D Extractor仿真，确定各组结构参量的高频电磁参数，并通过Ansys-Circuit电路仿真所确定对应的频率特性，从而实现了对频率特性优化设计，频率特性测试结果验证了上述幅频和相频特性仿真结果的正确性。最终，在零区电流测量实验中，文中传感器与KEMA-CZM型零区系统的测量结果相一致。