离子迁移率测量装置研制及其在不同温、湿度下的变化规律

离子迁移率是直流输电线路离子流场计算的关键参数。为研究不同温、湿度条件下离子流场中的离子迁移率变化规律,在分析推导Gerdien离子迁移率测量原理的基础上,提出了一种在常规Gerdien管传感器两端设置屏蔽电极来抑制外部合成电场对测量区电场畸变效应的方法,研制出一套直流输电线路合成电场离子迁移率测量传感器及测控装置。在人工气候室中,搭建了直流输电线路离子流场模拟试验平台,对测量装置的适用性进行了验证。试验表明:常温常湿条件下正、负离子迁移率分别为1.25 cm2/(V·s)和1.59 cm2/(V·s);温度变化范围为10~40℃、湿度变化范围为3~25 g/m3时,正、负离子平均迁移率呈现出随温度增大而减小,随绝对湿度增大而减小并趋于饱和的变化规律,满足指数变化的拟合公式。分析指出:轻、重离子浓度比例变化与离子的水合反应程度为其变化原因。该研究工作可为直流输电线路离子流场的准确预测提供参考。     

三种主接线方式下柔性直流输电系统换流站内部过电压仿真

多年来柔性直流输电技术在我国一直处于理论研究阶段,近几年才开始兴建示范工程,主要采用伪双极接线方式,对于真双极接线以及混合接线方式研究较少。为对我国柔性直流技术的普及和工程应用提供参考,在PSCAD/EM TDC中搭建了两端伪双极、两端真双极以及两端混合接线的柔性直流系统详细模型,并对三种模型分别配置了避雷器保护初步方案,计算了这三种主接线模型在典型故障下换流站关键设备上产生的内部过电压以及避雷器上通过的电流和能量,计算结果可为今后柔性直流工程主接线设计、换流站绝缘配合研究以及相关设备的选型、试验等提供重要依据。     

湖南省雷电活动及其规律的分析

地闪活动规律是防雷工程中重要的基础资料,可以为输电线路路经的选择及采取有效的防雷措施提供参考依据。为掌握湖南省雷电活动及其规律,根据湖南省雷电定位系统2002—2010年共9a的雷电数据,统计分析了湖南的雷电流强度概率分布;结合气象观测站1997—2003年雷暴日观测记录,利用地理信息系统（GIS）,采用网格法统计不同...     

微量水蒸气对密封继电器内部氮气电弧的影响

密封继电器常充以一定气压下的保护性气体,以达到增加动作可靠性和延长触头使用寿命的目的。为研究常见保护性气体高纯氮气中不可避免喊有的其他杂质气体对原电弧的影响,针对高纯氮气中混有部分水蒸气的情况建立了热平衡态电弧微观模型;根据道尔顿分压定律、质量作用定律、电荷准中性条件和化学计量平衡条件得到关于各类粒子数密度的非线性方程组;结合具体电弧温度值求解并通过各类粒子数密度的变化来分析水蒸气作为杂质气体对氮气电弧的影响。结果表明:水蒸气的存在会削弱氮气相关电离过程;且电弧温度愈高,其影响愈明显。     

多级重接炮的数值仿真与优化物理设计

重接炮是一种利用磁力线重接来推动发射体的电磁炮，发射体受力正比于电感梯度与回路电流平方的乘积。基于重接式电磁发射电路方程和运动方程，并结合发射装置的实测参数，建立了发射体运动过程的数值仿真模型。针对多级发射中由于发射体速度过快而造成加速不充分和发射效率下降的问题，提出了多级发射的优化物理设计原则，该原则按照发射体速度确定各级回路电流的振荡周期，继而确定各级电容器组的电容值和初始电压值，配合使用触发真空开关( TVS)作闭合开关，利用其特有熄弧性能，可以显著提高发射体逮度和发射效率。     

电磁轨道炮轨道电阻率和轨道高度对电流上升沿阶段电枢边沿熔蚀的影响

在固体电枢电磁轨道炮系统中,保持电枢轨道界面良好的电接触至关重要。在电流处于上升沿的发射起始阶段,往往可以观察到电枢材料熔化沉积集中在轨道的外侧,这表明该阶段电流在电枢边沿集中的特性。为此,利用ANSYS软件,在改变轨道电阻率和高度的条件下,对电枢电流密度的分布进行了数值仿真,仿真结果表明:1)电流集中在电枢尾翼边沿;2)通过提高轨道电阻率或者(同时)减小轨道高度可以减小电枢尾翼边沿的电流密度。在20 mm方口径轨道炮上进行了实验,研究了不同电阻率的轨道材料(如98%铜-1%锆-1%铬合金,黄铜和非磁性不锈钢)和不同轨道高度(50、30 mm)对电枢熔化的影响。实验结果表明,在电流上升沿,更高的轨道电阻率和更低的轨道高度时有相对较小的电枢边沿熔蚀。基于数值分析和实验结果,提出了电磁轨道炮起始阶段(电流上升沿阶段)减小电枢边沿熔蚀的轨道结构改进方案。     

SF_6断路器弧触头的关合侵蚀特性

SF6断路器关合操作时产生的关合涌流对弧触头会造成严重的侵蚀。为了研究弧触头在关合情况下的侵蚀特性,设计了模拟的SF6断路器灭弧室,对CuW80弧触头进行了关合侵蚀实验。实验记录了每次的燃弧时间和电流峰值,并计算了100次实验后的质量损失率。每20次关合实验后,拍摄触头表面照片,测量弧触头的接触电阻和工频耐压。最后分析了SF6断路器弧触头的关合侵蚀特性并探讨了侵蚀机理。认为在关合实验中弧触头的侵蚀来源有两个:一个是关合前预击穿电弧的烧蚀,一个是烧蚀后弧触头变软后的机械磨损,并且机械磨损的量占有相当的比例不可忽略。在电流峰值18 kA,燃弧时间2 ms,机构速度7 m/s的情况下,机械磨损过程中的质量损失率大于1.0 mg/C,这也是关合情况下触头质量损失更大的主要原因。     

带静止无功补偿器功能的直流融冰装置过电压保护及绝缘配合

带静止无功补偿器(SVC)功能的直流融冰装置已经广泛应用于融冰装置的设计制造中。这种直流融冰装置兼具SVC和直流融冰2种功能,造成其2种工作模式下的稳态运行特点和故障过电压来源及幅值存在差异,对装置的控制保护系统和绝缘设计提出了不同的要求。为此,以典型参数的12脉动带SVC功能的直流融冰装置为研究对象,通过仿真建模,分析了装置的稳态运行特点、典型故障过电压及其影响因素。分析结果表明,2种工作模式的公共避雷器配置参数应以融冰模式的运行电压为参考,其最苛故障过电压来自融冰线路断线故障。在这种避雷器配置方案下,换流变压器阀侧和晶闸管两端的绝缘裕度在SVC模式下比在融冰模式下分别高10%和40%,符合装置运行于SVC模式时间远大于融冰模式的运行策略。     

操作冲击下正极性长间隙放电物理仿真模型

开展正极性长空气间隙放电过程物理仿真模型的研究对优化特高压外绝缘设计具有重要的意义。基于正极性长间隙放电物理机制,建立了包括初始电晕起始与流注发展、先导起始、流注-先导体系发展和最后跃变等过程的物理仿真模型,该模型考虑了电晕起始分散性和先导路径随机性特征。采用有限元软件计算了放电结构间隙的背景电位分布,并使用试验观测结果对本文建立的模型进行了验证,最后采用该模型对导线-塔窗结构间隙的放电特性进行了仿真计算。结果表明：导线-塔窗间隙的50%击穿电压处于棒-板和棒-棒的50%击穿电压之间;波前时间对其50%击穿电压有比较明显的影响,呈现“U”形曲线;杆塔塔窗宽度对50%击穿电压影响较小,随着宽度增大,50%击穿电压有减小的趋势。     

真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性研究

本文实验研究了高压代灭弧室在冲击电太作用下的击穿统计特性，实验结果表明，击穿电压的统计分布满足威尔统计分布律，击穿事件的发生只有在电场应力达到一定值后才有可以，引入击穿弱点的概念，从微观角度对该统计性质作了深入的说明，同时还测量５０％击穿电压Ｖ５０随电极开距ｄ的变化，通过最小二乘法得出Ｖ５０∝√ｄ，说明此时灭弧室中的周穿过程主要由同微粒作用引发的。