小型纳秒级电压脉冲发生器的研制

研制了一台体积小 ,重量轻的新型 ns级电压脉冲发生器 ,可用于电声脉冲法测量空间电荷的试验装置中。该发生器采用以开关电路为基础的电源代替原来的工频整流电源 ,以湿簧管代替火花间隙 ,使得电源的重量下降到原来的 1/5 ,体积也大缩小。经试验可输出脉冲宽度为 2 0 ns,幅值最高为 2 0 0 0 V的可调纳秒级脉冲电压     

纳秒级周期脉冲信号检测方法的研究

针对数字信号处理器(DSP)的高速低耗、实时性好的特点,运用混沌测量原理构建了一个特定的混沌系统用于检测纳秒级周期脉冲信号。此系统将不稳定的混沌状态到稳定的大尺度周期状态的跃迁作为检测周期性高速脉冲信号的依据,将待测信号作为影响Duffing振子周期的摄动源设计成混沌检测系统,并根据系统的运动状态(大尺度周期运动态或噪声混沌态)检测高速脉冲信号的幅值与频率。理论分析和实验均表明该检测系统能实时有效地检测出脉冲信号及其特性。     

纳秒级高压脉冲下绝缘击穿特性的研究

研究了液体和固体绝缘材料的击穿特性 ,通过蓖麻油、变压器油、聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜的击穿实验的波形处理和分析 ,说明了击穿电压与脉冲陡度、脉冲宽度和作用时间的相互关系 ,相对于直流、慢过程条件下绝缘击穿特性 ,纳秒级快脉冲下绝缘材料的击穿场强会大幅提高 ,其击穿场强随脉冲缩短而提高 ,但作用减小。给出了一些具体的绝缘材料击穿值     

纳秒级高斯脉冲源的研制及其在GIS局部放电研究中的应用

为了更好了解局部放电UHF信号在GIS中的传播和衰减特性,研制了一种纳秒级脉冲源,用于模拟GIS中局部放电信号,并采用实验和XFDTD仿真相结合的方法分析了此纳秒级脉冲信号在GIS内的衰减特性。实验结果和仿真结果综合表明,研制的纳秒级陡脉冲源完全可以模拟GIS内部的局部放电,利用XFDTD仿真软件建立的GIS局部放电模型是正确的、可行的。     

改变纳秒脉冲驱动波形提高等离子体显示平板维持期光效的研究

等离子体显示平板(PDP)作为自发光显示器件存在光效低、功耗大的问题。本文提出了一种新思路,利用快脉冲驱动改善PDP单元介质阻挡放电发光强度,提高电光转化效率。驱动源主要由低压信号经隔离放大后控制快速开关管开通、关断,实现正负几百伏双极纳秒脉冲输出。PDP工作在维持驱动期稳定放电状态下,测量了照度、相对红外辐射等特性参数。给出了上升沿和脉宽引起特性参数变化的曲线,以及硬开关阶段上升沿参数的选取的实验结果分析。研究表明,快上升沿脉冲有利于PDP单元放电过程紫外光充分激发并大大降低热效应,从而显著改善PDP的光效。     

常压下重频纳秒脉冲气体放电试验研究

气体介质在重频(PRF)纳秒脉冲作用下的绝缘特性是高重频脉冲功率技术研发的基础。采用SPG200重频纳秒脉冲电源，通过测量常压空气介质间隙(5、10、15、20mm)，在不同重复频率(1、10、100、500、1000Hz)、不同电压幅值(60、80、100kV)作用下的击穿电压、电流、击穿延时及耐受时间，研究了空气的绝缘特性。结果显示重频脉冲常压下空气的击穿场强比单次脉冲时低得多；随击穿场强的增大，击穿时延、重频耐受时间均有减小的趋势，高PRF时减小趋缓。低PRF下的放电发展过程与单次时的放电发展过程差别不大，而与高PRF下的不同。最后对纳秒脉冲下击穿时延及放电机理等进行了一些讨论。     

纳秒级高压脉冲下变压器油中沿面闪络特性的实验研究

介绍了影响固体绝缘材料在变压器油中沿面放电特性的主要因素。分别进行了变压器油中尼龙6,有机玻璃在不同脉冲宽度、脉冲速度和不同电极夹角下沿面放电特性的实验研究,并且与直流、工频和雷电波条件下的沿面放电情况进行了比较。实验发现,相对于直流、工频和雷电波条件,纳秒级脉冲下材料在变压器油中的沿面击穿场强会大幅度的提高。在试样与电极夹角约45°时,绝缘材料的沿面击穿场强最高。对重频纳秒脉冲作用下材料在变压器油中的沿面闪络特性做了初步的实验。     

重复脉冲极性及占空比对变频电机绝缘局部放电起始电压的影响研究

研究重复脉冲电压参数对变频电机绝缘局部放电起始电压(PDIV)的影响规律,有利于低压散绕电机的绝缘性能评估。本文搭建了重复脉冲及正弦电压下的局部放电测试系统,通过对双绞线施加不同电压波形,研究了重复脉冲极性及占空比(0.01%～70%)对I型变频电机匝间绝缘PDIV的影响规律及机理,分析了正弦与脉冲电压下PDIV测试等效条件。结果表明：占空比为50%时,脉冲电压双极性下试样PDIV约低于单极性下PDIV的12%;随着脉冲占空比的增加,单极性下PDIV值逐渐升高,双极性下PDIV变化较小,但呈现先增加后减小的趋势;当单极性脉冲占空比为10%以下,双极性脉冲占空比为30%～70%时,与正弦电压下PDIV测试值最接近。对此,采用脉冲电压测试电机绝缘PDIV时,需考虑占空比的选取;且在一定电压参数下,正弦与脉冲电压PDIV测试基本等效。     

用于外置式暂态电压传感器标定的纳秒级上升沿阶跃波发生器研究

为掌握VFTO外部传感器高频检测性能,需要开展传感器标定研究。现有VFTO传感器高频标定源多采用气体开关或薄膜开关设计,存在体积大、消耗气体或绝缘薄膜、寿命短等问题。为解决上述问题,设计了适用于VFTO外部传感器标定的高压阶跃波发生器及回路。基于MOSFET固体开关,提出了高压阶跃波发生电路,分析了高压阶跃波模块电路板布局对输出阶跃波波形和上升时间的影响。通过波过程计算对输出电压波在标定回路上的传输进行了分析,开展了仿真模拟和实验测量研究,探究并验证了高压阶跃波发生器输出波形的影响因素,明确了阶跃波发生器的关键参数。成功研制出上升时间4.8 ns,平顶持续电压平均值最大为5 kV的高压阶跃波发生器及标定回路,满足外置式暂态电压传感器高频响应特性标定需求。     

冲击电压下SF_6棒-板间隙放电极性效应的反转现象

电压等级较高的系统中,由特快速暂态过电压(VFTO)引起的气体绝缘组合电器设备(GIS)绝缘事故日益严重。为给GIS绝缘结构的优化设计提供参考,研制了陡前沿冲击实验装置,并利用其研究了SF6棒–板间隙在VFTO和雷电冲击(LI)作用下的绝缘特性。结果表明稍不均匀和极不均匀电场下,SF6间隙放电均存在极性效应。稍不均匀电场下,正极性VFTO与雷电冲击50%放电电压均高于负极性。极不均匀电场中,随着气压增加雷电冲击下SF6放电出现了极性反转现象:气压较低时,负极性雷电冲击放电电压高于正极性;当气压高于某临界气压时,正极性雷电冲击放电电压高于负极性。出现极性反转的临界气压值与间隙电场不均匀系数相关,随电场不均匀度增加而减小。极不均匀场中,VFTO作用下,负极性50%放电电压较正极性高,但在较低气压时,会出现负极性VFTO放电电压低于正极性的现象。分析表明,极性效应反转是由不同极性电压下SF6间隙中空间电荷迁移和扩散的差异而形成的。     

改进空间屏蔽滤波算法在局部放电脉冲提取中的应用

提出了改进的空间屏蔽滤波算法，并将其应用于局部放电脉冲信号的提取。利用Teager能量算子得到能量强化后的小波变换系数，利用小波系数在相邻尺度的乘积突出奇异性信号，形成基于尺度的屏蔽滤波器，通过相邻屏蔽滤波器的逻辑“与”运算得到最终的屏蔽滤波器。将该屏蔽滤波器和不同尺度的小波系数相乘来提取局部放电脉冲。仿真信号和试验室线棒放电信号的测试表明该方法不仅能提高信噪比，还能很好保留局部放电信号的幅值和能量，有利于后续的局部放电分析。     

用脉冲放电产生救治呼吸衰竭用一氧化氮的研究

NO近年被作为救治急性呼吸衰竭综合征(ARDS)的新方法而受到重视。文中采用多针一板电极、负脉冲放电装置，以大气压下的干燥空气为原料，产生临床治疗所需要的NO。研究了包括脉冲放电电流、电极间的距离、干燥空气的流量、放电时间和加热温度等一些参数对NO和NO2浓度的影响。结果发现：放电电流对NO和NO2的浓度有显著影响，NO、NO2浓度和NO2／(NO NO2)的值，随放电时间的延长和气体流量的增加而降低。放电过程中产生的少量N02有害气体，可以通过加热的金属钼丝还原转化为治疗需要的NO。该实验装置产生的NO和NO2浓度完全可以满足目前医疗救治的要求。     

有限时域差分法对GIS局部放电传播的分析

用特高频法测量GIS局部放电所面临的困难是无法标定出视在放电量,并且也无法确定何种因素影响特高频传感器输出信号的强弱.针对上述问题,利用同轴波导模拟GIS腔体结构,并应用有限时域差分法对局部放电辐射的电磁波在波导内传播情况进行仿真.通过仿真数据分析,找出对特高频信号能量产生影响的多种因素,如：放电位置,波导尺寸,放电电流幅值和放电源的脉冲形状.从而阐明了特高频输出信号能量与原始放电脉冲的关系,为进一步探讨GIS放电量特高频标定打下基础.     

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。     

水中脉冲放电活性粒子的研究

通过发射光谱和化学方法检测蒸馏水中脉冲放电产生的活性粒子，研究了氧气流量造成的放电形式变化(流注和火花放电)，活性粒子(包括羟基、激发态氢原子、氧原子和过氧化氢)变化。实验表明放电形式对各种活性粒子的产率有明显的影响，而气体流量的大小直接决定放电形式的转变，其中氢原子发射光谱强度的变化可以直接表示这种转变，这种转变也决定了OH和H发射光谱强度的差异。     

气体绝缘系统中典型缺陷的超宽频带放电信号的分形分析

要提高气体绝缘系统(GIS)放电在线监测与诊断的准确性，需要研究其典型缺陷的超宽频带放电特征。但GIS中放电频率高、频带宽，基于IEC60270标准的常规低频局部放电统计分析方法难以对放电特征进行分析。文中提出应用基于小波提取技术的放电信号的分形分析方法，对GIS中典型缺陷放电的各频段信号进行分维数计算，用分维数来量化分析GIS中超宽频带局部放电的频谱特性，发现了GIS中不同金属性表面缺陷的超宽频带放电分形特征的明显差异，对进一步将超宽频带放电检测技术用于GIS局部放电在线监测具有重要意义。     

发电机局部放电脉冲沿定子绕组传播规律的研究

为研究发电机内部局部放电脉冲的传播规律,根据一实际50MW汽轮发电机定子绕组对方波、脉冲波和正弦波试验信号的响应结果,研究了2MHz以下频段试验脉冲沿定子线棒的传输线传播规律及信号幅值的变化规律、信号传播时延等;分析了2～6MHz和7～12MHz频段下试验脉冲沿定子绕组端部圆周传播的电容耦合机理及信号幅值的变化规律.发现了试验脉冲在三相绕组之间存在相互耦合的现象;2～6MHz频段下试验脉冲沿定子绕组端部圆周传播时幅值基本不发生衰减.这些研究结果将有助于理解局部放电信号在定子绕组中的传播规律,可为确定局部放电源所属相别甚至位置提供参考信息.     

波形匹配追踪算法在多局放脉冲提取中的应用

针对现场实际中可能存在多个放电源同时放电的情况，利用基于Laplace小波的匹配追踪算法，提取出每个局部放电信号的起始时刻、振荡频率和衰减系数等信息，根据这些结果来确定其是同一个放电源的多次放电，还是不同放电源的各次放电。仿真及对实验数据的分析结果显示在多个放电脉冲同时存在的情况下，用该方法提取和辨识多个局部放电脉冲信号是有效的。     

取向度对聚乙烯介电性能的影响

聚合物取向度对电气绝缘性能具有重要的影响。该文研究通过两种方法获得具有不同取向度的聚合物材料。在第一种方法中，通过在聚乙烯中加入5％～10％的乙烯．丙烯共聚物使在相同工艺条件下制备的共混物薄膜比纯聚乙烯薄膜具有更高的取向度。在第二种方法中，采用传统的拉伸方法使聚乙烯薄膜的取向度沿拉伸方向得到提高。研究中，多种方法被用于评价薄膜的取向程度，如热收缩率、偏光显微镜和测量声速法等。文中同时研究了具有不同取向度的聚合物薄膜的电气击穿强度，电流和空间电荷特性。分析了聚合物取向度与其电气性能之间的关系，并对其机理进行了探讨。     

发电机定子局部放电检测中励磁干扰耦合规律的研究

发电机定子局部放电在线监测的技术关键之一是将定子局部放电信号与噪声信号区别开来,在线监测中会遇到许多干扰,其中包括来自励磁系统的脉冲干扰.作者通过在小型发电机上进行耦合试验,研究了励磁系统中整流元件的脉冲和转子滑环火花放电脉冲通过励磁绕组向定子电枢绕组耦合的规律,分析得出了这类脉冲干扰在励磁绕组与电枢绕组之间的电场和磁场耦合机理,认为低频脉冲干扰通过磁场耦合进入电枢绕组,现场试验结果证实了这一结论.