无开关毛细管等离子体射流发生器的研制与实验

利用三电极两间隙的触发放电方式配合相应的电源调波电路构成了一种无开关的毛细管等离子体射流发生器装置。实验研究了开关时延的特性 ,分析了毛细管放电的击穿发展过程 ,验证了无开关毛细管等离子体发生器概念的可行性。     

气体间隙开关喷射等离子体触发性能劣化及剩余触发寿命预测研究

喷射等离子体诱导型气体间隙开关用于电力系统过电压防护具有明显优势,但高注入触发能量下多次放电累积效应引起的触发失效问题严重,极限可触发次数具有不确定性,亟须开展触发寿命与触发有效参数的关联规律以及剩余触发寿命预测研究。为此该文搭建了气体间隙开关触发寿命研究平台。结果表明,低容值触发电路可迅速建立触发放电主通道,电弧电流可达3.7kA;高容值触发电路提高了用于解离产气材料而形成喷射等离子体的能量,显著提升了触发腔等离子体喷射触发能力。触发回路电容C1距C2放电时延Δt0、击穿时延Δt1、触通时延Δt2可分别用于表征触发一级腔、二级腔、气体开关导通性能的劣化程度,其变化过程可用于表征气体开关触发失效的阈值范围。以等离子体喷射高度作为预测因子,建立了气体开关剩余触发寿命预测模型ARIMA(1, 1, 2),预测值与试验结果基本吻合,剩余触发寿命预测误差在10%以内。研究结果可为气体间隙开关实现稳定触通及触发寿命预测提供理论参考和工程应用指导。     

POS阴极侵蚀与电流损失和阻抗崩溃的关系

指出微秒传导时间等离子体断路开关（POS）阴极释出的荷电金属微粒引起的双极流和阴极等离子体扩张运动可能显著降低开关的断路性能,给出了POS断路电流的一个解析表达式,与实验相符,导出了不同阴极金属抗电流侵蚀能力的表征式;通过理论分析预期,采用抗侵蚀能力强的阴极材料可以改善微秒传导时间POS的断路性能,得到实验验证。     

极低工作系数下SF6间隙开关喷射等离子体诱导击穿作用规律

喷射等离子体触发型SF6间隙开关用于混合直流输电系统消能装置控制开关的优势十分明显,但极低工 作系数下的喷射等离子体诱导SF6间隙开关击穿作用规律尚不明晰.为此搭建了喷射等离子体诱导击穿试验平台,研究了 SF6间隙中喷射等离子体特征参数的时空分布特性,以及触发条件参数和主间隙施加电压的作用规律.结果表明,喷射等离子体呈...     

具有等离子体融断开关的电路的模拟

将等离子体融断开关的融蚀模型与国内外普遍２的通用电路分析软件ＰＳＰＩＣＥ相结合进行了具有该种开关的电路的模拟。模拟结果与试验基本相符,但融蚀模型高估了开关的阻抗上升率和断路阻抗。模拟结果表明存在强烈的开关－负载相互作用。本文方法使得对具有等离子体断开关的脉冲功率系统的初步设计和对开关非线性电路特性及民负载或与系统相互作用的分析变得相当简便、灵活而有效     

高压合成回路用放电开关等离子体触发装置特性

高压合成回路要求开关工作在极低工作系数下,常用的开关类型为大气下气体火花开关。为解决气体火花开关在极低工作系数下的触发问题,本文将毛细管放电等离子体喷射技术应用于高压合成回路点火开关。首先采用高速摄影仪拍摄了毛细管放电等离子体喷射形态,然后对不同工作系数下气体火花开关的延时及其分散性进行了测量,最后在实际运行试验中对触发特性进行了验证。实验结果表明:毛细管喷射等离子体沿电极轴向进入电极间隙,形成一条电导率远高于空气的等离子体通道,从而使开关电极导通击穿。等离子体喷射触发气体火花开关导通延时和延时分散性主要由等离子体形态及贯穿过程决定。电极间距为130 mm、工作系数为50%条件下,开关导通延时为114μs,分散性为±10μs。实际运行结果表明,等离子体喷射触发气体火花开关能在极低的工作系数下可靠触发导通,成功完成合成试验。     

脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限导通特性

为了探究脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限触发特性,搭建了SF6气体开关间隙平台,设计实验研究了不同间隙距离、气压、触发能量下毛细管放电等离子体触发SF6气体间隙的最低工作系数和导通时延.实验结果表明,SF6气体开关最低工作系数随气体开关间隙增大而提高,随工作气压增高而提高,随触发能量的增大而降低,毛细管脉冲等离子体喷射触发技术能在5％的工作系数以下可靠触发导通工作气压为0.1～0.3 MPa,间隙距离不超过50 mm的SF6气体开关间隙,并给出了不同气压、间距条件下最低工作系数的经验公式.     

火花放电喷射等离子体触发气体开关导通特性及工作模式分析

为理解喷射等离子体触发气体开关的导通过程和触发机理,利用高速分幅相机拍摄火花放电喷射等离子体触发气体开关的导通过程,结合开关导通时延测量,研究了该开关在10%~90%工作系数下的触发导通特性,分析了开关在高、低工作系数下的导通过程和工作模式。结果表明,火花放电喷射等离子体触发气体开关在10%~90%的极宽工作系数范围内能可靠触发导通,导通时延随工作系数提高而逐步从数十μs减小至数百ns。低工作系数时气体开关为慢导通模式,导通过程可分为喷射等离子体形成阶段、喷射等离子体快速发展阶段、喷射等离子体发展饱和阶段和主间隙放电4个阶段,其导通延时受工作系数和触发脉冲幅值的影响,为数μs至数十μs。随着开关工作系数提高,开关由慢导通模式逐步过渡到快导通模式,导通过程只包括喷射等离子体形成阶段和主间隙放电两个阶段,放电发展过程较为迅速,导通时延约为数百ns。     

硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究

为研究等离子体技术在电力设备绝缘缺陷修复方面的应用效果，本文开展了电缆终端硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究。在硅橡胶绝缘试样表面人工模拟划痕缺陷，以正硅酸乙酯为前驱物，氩气作为载气，通过等离子体射流平台对硅橡胶绝缘表面划痕开展修复实验，研究了等离子体处理时间对附件绝缘缺陷修复效果的影响，测量了等离子体修复前后绝缘样品的体积电阻率和沿面闪络电压。同时采用多针电极对修复前后的绝缘样品开展电晕老化实验，并对老化前后的样品表面特性进行了测量。结果表明：等离子体修复可以有效提高硅橡胶绝缘表面缺陷处的闪络电压和体积电阻率，当修复时间为4 min时，缺陷附近的绝缘特性接近完好试样；电晕老化导致绝缘分子链断裂，使绝缘缺陷处的电气性能进一步下降；经过等离子体修复后的绝缘样品，其体积电阻率、闪络电压和击穿场强在电晕老化后仍高于未修复的缺陷试样，表明等离子体修复硅橡胶绝缘样品的抗电晕老化效果较好。     

具有内外分段阳极结构的金属离子等离子体推进器的放电特性

金属离子等离子体推进器是一种通过烧蚀阴极金属材料，产生电离度高的金属离子等离子体，在Hump峰加速作用下从而定向喷射形成推力的推进器类型。文中提出了一种带有分段阳极结构的金属离子等离子体推进器(SA-MIPT)，该结构由圆锥状阴极、圆筒状绝缘套桶以及圆环状分段阳极组成。基于该金属离子等离子体推进器，探究了峰值电压维持时间t₁以及阳极吸收电子对金属等离子体的生成及喷射性能的影响。研究结果表明，当t₁从0.4μs增大到1.2μs时，单脉冲放电中生成的等离子体的定向传播速度、离子电流幅值以及离子电流与阴极电流的比值G_r分别提高了1.7倍、18倍、15倍。此外，研究发现采用减小阳极裸露面积或者阳极侧串联电阻的方法，能够有效提高从推进器喷口喷射出去的等离子体射流的喷射性能。当内阳极宽度W从2 mm减小到0.1 mm时，放电生成的离子电流峰值以及对应的G_r值分别提高了2.41倍、2.66倍。当阳极宽度W=2mm不变，在内阳极侧串联1 MΩ电阻后，放电生成的离子电流峰值以及对应的G_r值分别提...     

带外加磁场的微秒级等离子体断路开关

简述了脉冲功率电感储能技术中带外加磁场的微秒级等离子体断路开关 (MPOS)的发展现状 ,对磁场控制POS的工作机理、电极极性效应作了简单的分析。     

基于POS的紧凑一体化功率脉冲电源

为发展高功率脉冲电源的工业应用而提高其重复工作频率并实现紧凑一体化,设计了一种基于等离子体断路开关(POS)的功率脉冲电源。该电源采用LCC谐振的有源充电器,以产生初级脉冲的Marx发生器为其负载,另外它还可作为等离子体枪的激励脉冲电源和POS的外加磁场激励电源。充电器的设计能满足上述负载在一定重复频率下的充电工作要求,从POS等离子体的注入到外磁场激励,再到Marx发生器和POS的工作,都通过电源电路及参数设计和时序脉冲触发控制而有序地进行。在介绍了轴向和角向两种外加磁场的同轴POS结构、触发控制同轴等离子体枪结构、脉冲发生主电路及其等效电路模型和触发控制脉冲时序后,仿真实验了设计参数的电路。结果表明该电源可以在紧凑一体化的设计原则之下实现Marx发生器初级脉冲的产生,再通过POS断路进一步压缩输出,从而得到较高的脉冲电压放大倍数。电源设计方法和仿真结果将可用于进一步发展面向新兴工业应用的重复频率功率脉冲电源。     

等离子体断路开关工作仿真及特性分析

为了研究有、无外磁场的低密度等离子体断路开关(POS)工作特性,利用单元粒子(PIC)方法模拟了POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性。通过对POS工作过程中的两极间的EMHD运动及其导致的磁场渗透、磁绝缘、动态过程中密度不均匀造成的不规则运动、场畸变等物理现象的分析,研究了POS的断路过程。仿真结果表明:外加时不变均匀角向磁场,提前了电流向负载转移的时刻、减小了电流损失,且未提高负载电流陡度,断路时在负载端得到更高的电压。研究为设计、改进POS结构和提高其断路性能提供了参考依据。     

12kV直动式快速真空开关研制

基于电磁斥力原理的操动机构始动时间短,可由增加电流的简单方式提高动作速度,非常适合于快速开关的应用场合。采用有限元方法仿真分析了金属盘厚度、线圈盘盖板和底板材质对斥力驱动机构特性的影响,并研制了一台基于斥力驱动装置和永磁保持装置的12 kV直动式快速真空开关。经测试和优化,该开关分闸始动时间达到0.5 ms以内,满行程时间达到5 ms以内,提高了分闸速度并增加了可靠性。     

真空断路器的合闸弹跳与分闸弹振

通过试验，分析了真空断路器的合闸弹跳与分闸弹振，说明产生的原因及克服的方法，触头材料硬度越大，合闸弹跳越大；而触头压力越大，合闸弹跳赵小，较大的合闸弹跳增加了触头熔焊的可能性，从而导致短路开断失败。总结了调试真空开关实践经验，给出了几种减小合闸弹跳的方法。目前真空开关向“小开距”的方向发展，在条件允许的情况下，适当缩小触头开距，增加超行程，可以提高分闸速度，因此可以提高开断短路电充的能力。分析指出：分闸速度过大，会产生不利于短路开断的负面影响－分闸弹振。     

软交换技术及其在电力系统中的应用

软交换技术是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来,通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能,它具有伸缩性强、接口标准、业务开放等特点,发展极为迅速。首先介绍了软交换网络的层次结构及其功能协议,分析了电力行业目前的主要需求,在此基础上提出来了将软交换技术应用在电力系统中的设想,并给出了其在电力通信网中的应用模型,着重介绍了软交换技术在电力调度和电力行政长途电话网中的应用,最后对其应用于电力系统中的优点进行了探讨。     

一种基于电感储能技术的紧凑型高功率脉冲源

基于电感储能技术 ,采用金属丝电爆炸断路开关 ,研制成功了紧凑型脉冲功率源 (其能量传输效率近 4 0 % ,体积约 0 3m3 )。它能在电阻负载上得到电流 >6 0kA、电压 >4 0 0kV、功率 >2 0GW的电脉冲 ,通过调节金属丝爆炸断路开关的长度、根数、直径、储能电感的大小、电容器的充电电压以及削尖开关中气体的压力等参数 ,在一定范围内容易实现同负载的阻抗匹配。     

Controlling system transients with surge-suppressing resistors in air disconnect switches

Fundamentals of air disconnect switch operation are reviewed. The switch opening process from initial contact separation through arc reignitions to arc restrikes and finally arc extinction is presented qualitatively.A hybrid computer simulation of a distributed parameter three-phase system is employed to investigate the restrike transients due to disconnect switch opening. The system considered consists of a length of bus connecting a generator transformer to a disconnect switch and a second length of bus to be switched. Various combinations of the two bus lengths are considered in the analysis.Restrike transients which occur on a bus section near final deenergization are simulated. Oscillographic strip chart recordings of the surge voltage due to the air switch restrikes are presented. Direct comparisons of the restrike transients with and without surge-suppressing resistors in the disconnect switch are shown.The results indicate that surge-suppressing resistors in air disconnect switches are effective in reducing restrike surge voltages. Two beneficial effects of switch resistors apparent from the simulation are: (1) limiting of surge currents and (2) significant damping of restrike transients.     

POS工作参量定标关系的数值模拟

利用通用的２－１／２维铨电磁网格粒子模拟程序对等离子体断路开关工作电压与等离子体密度的关系作了数值模拟研究。提出了临界工作电压的概念,并获得了等离子体密度在１０＾１１至１０＾１３ｃｍ＾－３范围内变化、负载为强流电子束二级管时临界工作电压与等离子体密度的定标关系。该定标关系在较低和较高等离子体密度区解析的融蚀模型的预期有显著差别,而在１０＾１２ｃｎｍ＾－３附近区域则基本一致。