同轴结构电极边缘效应的仿真研究

同轴结构电极在高脉冲功率装置中广泛存在。利用ANSYS有限元数值计算软件包仿真计算内电极直径、闪络距离、固体介电常数等参数变化时对同轴空间电位(电场)的影响;与解析解比较,确定同轴电极边缘效应的变化趋势,得到同轴电极边缘效应不影响固体表面闪络特性的电极有效长度;给出一定内电极直径范围内的最小电极长度与内电极直径、闪络距离之间的参考关系式,对同轴电场下闪络特性的实验研究有着重要的指导意义。     

纳秒脉冲同轴结构固体绝缘介质尺寸优化分析

同轴电场沿径向分布不均匀,径向电场降落集中在内电极表面附近一定范围内.在内电极直径不变,外电极直径增加的情况下,内外电极距离大于一定阈值后,电场变化在经过一个快速减小的阶段后明显变缓;在仅仅增加内电极直径,固定内外电极距离,相应增加外电极直径的情况下,内电极直径少量增加大于一定阈值后,同轴电场变化类似地经过一个快速衰减阶段后明显趋于缓和.根据同轴电极结构内外电极间隙距离与内电极直径变化影响电场分布的阈值的存在,利用Ansys数值计算结合纳秒脉冲下同轴电场变压器油中有机玻璃和尼龙1010闪络特性的实验结果,提出同轴结构高功率脉冲功率装置绝缘结构优化概念,并且给出依据闪络距离与内电极直径变化闪络电压的经验公式.     

纳秒脉冲下同轴内电极直径改变时闪络特性分析

在纳秒脉冲同轴电场下,尼龙1010和有机玻璃的闪络电压都随着内电极直径非线性增长,趋于饱和,且内电极直径越大,两者的闪络电压越接近.纳秒脉冲下沿面闪络特性与固体-液体-电极三结合点处的场强及沿面电位分布梯度紧密相关,内电极直径越大,三结合点处场强越低且沿面电位分布越均匀,引起沿面闪络电压越高.对于纳秒脉冲下的同轴电极,当内外电极半径差远大于内电极直径时,内电极直径变化对闪络电压的影响被弱化.     

不同电极结构处理腔下的脉冲电场灭菌对比

对同轴电极处理腔和细管组-板电极处理腔内的牛初乳进行了动态脉冲电场灭菌(PEF)处理,研究了稍不均匀电场与极不均匀电场下的灭菌效果。分别比较了两种电极结构下试品流速相同和高于临界场强区域内脉冲个数相同时的灭菌率。试验结果表明:在脉冲个数相同情况下,细管组-板电极结构处理腔灭菌效果始终好于同轴电极处理腔。     

含有非线性介质的绝缘结构内瞬态电场仿真分析

以同轴电极中填充电导率或相对介电常数为非线性绝缘介质所构成的绝缘结构作为主要研究对象,分别仿真分析了在阶跃电压作用下非线性绝缘介质内瞬态电场分布.采用电场模拟软件ElecNet的瞬态2D求解器对同轴电极中填充非线性绝缘介质所构成的绝缘结构进行瞬态仿真分析.结果表明:相对介电常数非线性的绝缘介质只在初始状态时起到均化电场作用,稳态时绝缘利用系数较小;电导率和相对介电常数均为非线性绝缘介质,在整个过程中都能起到均化电场作用,改善电场的效果最好.     

电极表面状况对SF_6冲击放电性能的影响

本文介绍电极表面粗糙度、氧化层及电极直径变化等对SF_6冲击放电性能影响的研究结果。试验表明,1%概率最大放电场强E_(1%max)随电极表面最大不规则高度R_(max)的增加而降低。在所试验的粗糙度范围内(R_(max)=10～50μm),当气压恒定时(P=6.0bar),击穿门槛E_(1%)/P随PR_(max)的变化要比粗糙度恒定时(R_(max)=15μm)的变化小得多。电极表面复盖氧化层时,也有这一特性,但其击穿强度高于裸电极。研究还证明,在稍不均匀电场范围内,1%概率放电电压随内电极直径的减少而增加。当内电极直径由大变小时,转角处局部场强突增,放电集中在此区域。U_(1%)由转角处局部场强增加的情况所决定。     

特高压SF_6气体绝缘套管内屏蔽结构研究

为了研究特高压SF6气体绝缘套管内屏蔽结构的电场分布特性并制定合理的结构设计方案,通过对特高压SF6气体绝缘套管进行有限元电场分析,研究了边缘效应和结构参数对内屏蔽电极表面电场的影响。在此基础上,针对仅通过控制电极表面电场进行内屏蔽结构设计的局限性,研究了SF6局放起始电场强度对内屏蔽结构设计的影响。结果表明:内屏蔽电极边缘外形对电极边缘电场强度影响较大,而对电极中部电场强度影响较小,因此进行内屏蔽结构设计需要考虑边缘效应对电极表面电场的影响,将边缘外形设计和电极尺寸设计分开进行;此外,边缘外形对边缘SF6局放起始电场强度影响较大,在进行边缘外形设计时需要综合考虑表面电场强度和局放起始电场强度的影响。     

同轴电极下非线性绝缘介质阶跃响应仿真分析

为了验证非线性绝缘材料在非均匀电极结构下均化电场分布的内在机理,以典型非均匀电极结构(同轴电极)下填充电导率为非线性的绝缘介质所构成的绝缘结构为研究对象,采用有限元软件ElecNet仿真分析了不同幅值阶跃电压作用下非线性绝缘介质中瞬态响应的空间分布,得到的非线性绝缘介质内部空间电荷的分布揭露了非线性绝缘介质能自行均化电场的根本原因是空间电荷效应。稳态电场的计算结果表明:阶跃电压幅值越高,绝缘介质非线性程度越高,电场改善的程度越好。     

内电极直径对大气压氩等离子体射流放电特性的影响

为了研究电极结构对大气压等离子体射流放电特性的影响,通过氩等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量以及发射光谱及发光图像的光学特性的诊断,研究了内电极直径对氩等离子体射流放电特性的影响。实验研究了内电极直径分别为0.5、0.95、1.6 mm时,氩等离子体射流放电的演变规律,并进一步计算得到了放电功率、传输电荷、电子激发温度、分子转动温度和振动温度等,分析了它们随内电极直径变化的规律及机理。结果表明,氩等离子体射流放电可分为电晕放电、DBD以及射流形成3个阶段,这3个阶段可通过测得的电气特性和发光特性进行区分。内电极直径对氩射流特性的影响主要表现在射流阶段:随着电极直径逐渐减小,放电面积增加,放电变强,相应的放电电流脉冲的幅度和激发态粒子数量增加,放电功率和传输电荷也更多。内电极直径越小,分子振动温度、分子转动温度和电子激发温度也越小。分子振动温度和分子转动温度随电压幅值的增加而增大。     

同轴电极的负电晕特里切尔脉冲特性分析

利用流体动力学模型,对大气压条件下空气间隙的同轴电极结构进行了负极性电晕放电特性研究,获得了一组规则的特里切尔脉冲。除第一个脉冲外,其他脉冲的幅值均在1.5~2.5 m A。然后,对第一个脉冲(称为第一脉冲)不同发展阶段的空间电场分布和粒子密度分布进行了描述,并讨论了第一脉冲与第二脉冲之间的死区时间内不同时刻负离子密度的变化过程及其对阴极表面电场的影响作用,最后,对第二脉冲发展前后空间电场分布、电子密度分布和负离子密度分布及其变化规律进行了进一步的描述。仿真表明,随着负离子在电场力的作用下逐渐向外迁移,导线表面电场强度开始恢复,但其恢复速度在负离子远离导线的过程中逐渐变缓。同时,当导线表面电场强度恢复至低于初始拉普拉斯场强的某一特定值时,新的脉冲就开始发生,第二脉冲发生时空间电场、电子密度及负离子密度的最大值均小于第一脉冲。     

Measurements of Pulsed Corona in Coaxial Electrode Structures

A low-inductance pulse generator is used to deliver a high-voltage short-duration pulse to an air-filled coaxial electrode configuration. When the voltage is below the sparkover value, the pulse energy is delivered to a diffuse corona which visually appears to fill the Interelectrode region. Energy transfer, current distribution, and pulse shape are measured for variations in electrode diameters, air temperature, and voltage. Over a range of voltages up to sparkover, the entire stored energy is delivered to the corona. Pulse rise times are approximately 0.2 ?s, the maximum peak voltage is 92 kV, peak currents equal approximately 400 A, and pulse energies range up to 1.6 J.     

管-管和管-板电极介质阻挡放电特性研究

电极结构对介质阻挡放电(DBD)的放电特性有重要影响,研究和比较不同电极结构DBD的放电特性,对优化DBD反应器结构和提高放电效率具有重要意义。笔者实验研究和比较了大气压空气中管-管电极和管-板电极DBD的放电特性,比较了它们电压电流波形图、李萨育图形以及发光图像的区别,研究了不同电压幅值下放电参量的变化,并从放电机理上对实验结果给出合理解释。结果表明:管-板电极DBD的电气特性和发光特性与管-板电极DBD有明显的区别,相对于管-管电极DBD,管-板电极DBD的放电更稳定,放电细丝分布更均匀;随着外加电压幅值的增加,两种电极结构DBD的放电持续时间、电流幅值、放电功率和传输电荷量都增加,在相同外加电压幅值下,管-板电极DBD的各参量均大于管-管电极DBD。     

电池电极电位与内阻放电曲线的测试

本文提出了测量电池放电电压曲线的同时测量二氧化锰电极电位,锌电极电位和电池内阻变化的新技术。这项测量技术可以揭示诸因素对电池放电曲线的影响。本文给出R20糊式电池测量实例。这实例表明锌电极极化对放电后期电池电压突降的影响是重要的。     

碳膏电极电解池

提出一种结构简单、用自身电解液为粘结剂的碳膏电极电解池。     

电极结构对介质阻挡放电参数的影响研究

为了优化介质阻挡放电(DBD)反应器设计,提高放电效率,提出一种针阵列芒刺状棒电极结构。利用电压-电荷Lissajous图形法,研究了光滑铜棒、螺纹铜棒和针阵列芒刺状铜棒电极等反应器电极结构对DBD放电参数的影响。实验结果表明,随着外加激励电压的升高,5种电极结构的放电功率P和平均放电电流Im及周期传输电荷量Q都随之增大。相同激励电压下,针阵列芒刺状棒电极的P、Im、Q值最大。针阵列芒刺状铜棒电极的气隙等效电容Cg随电压的升高呈震荡形式增加,而光滑电极和螺纹电极的Cg随电压的升高呈减小的趋势。研究结果表明,针阵列芒刺状铜棒电极更有利于挥发性有机物的去除,针间距越小,能量利用率越高。     

±800 kV特高压直流GIL关键技术研究

为了提高特高压直流输电线路走廊选择的灵活性,研究可以替代部分架空输电线路的直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)具有重要意义。提出了在进行直流GIL绝缘子相关试验时,以带绝缘子的圆柱平板电极替代带绝缘子的同轴圆柱电极的试验方法。结合国外小尺寸电极试验结果,采用麦夸特法拟合得到了考虑表面粗糙度的同轴圆柱电极SF6气体间隙下临界击穿场强估算公式。设计了包含微粒陷阱、微粒驱赶电极和屏蔽环的直流GIL电极结构,并对此进行了电场分布的仿真,结果表明此结构具有抑制金属导电微粒运动的作用。