真空中典型沿面绝缘结构的电场分析

在高电压作用下,由复合绝缘介质构成的沿面绝缘结构的耐电强度远低于其绝缘材料自身的击穿场强,这一现象与其电场的分布特点密切相关。笔者针对真空中平行平板、平面和棒-板电极系统等多种典型沿面绝缘结构的电场分布进行了仿真计算,探讨了电极-介质结合处的间隙、圆台形绝缘子的圆锥角角度、平面电极的高度以及绝缘子介电常数等因素对电场分布的影响。仿真结果表明,接触间隙的存在导致局部电场的加强和电场方向的变化,间隙宽度越大、高度越小,间隙处电场畸变越大;圆锥角越大,绝缘子的介电常数越大,场强畸变也越大。该分析结果有利于真空中沿面绝缘结构的设计。     

大气电场仪场地因子修订及EMD分解分析

由于地面电场仪安装的位置周围或多或少存在一定的建筑物,而建筑物会对大气电场形成一定的畸变效应,从而造成了电场仪测量值不准确。本文利用深圳地区坪地基地大气电场仪实测电场强度资料,采用了有限差分、经验模态分解(EMD)等方法,对深圳地区地面大气电场仪安装位置环境了场地修订,以及研究了深圳地区大气电场变化特征。研究表明,在远离建筑的位置大气电场电势为水平的等势线分布,而在靠近建筑物的位置处,对大气电场形成了一定的畸变,因此坪地基地大地电场仪测量值是不准确的,计算出的大气电场仪顶端的大气电场畸变系数为0.364 1;采用经验模态分解(EMD)方法,对大气电场强度日变化信号进行分解得出, 大气电场强度能够分解成9个IMF分量和1个趋势项,表明了深圳地区地面大气电场强度具有多个时间尺度的振荡周期变化。根据趋势项分量可以看出,一天内电场强度幅度整体呈现出逐渐增强的变化趋势。     

一种场磨式三维大气电场传感器

针对市面上电场传感器只能探测一维电场垂直分量且电场测量结果存在一定的误差,为了更加精确地测量大气电场强度,提高雷暴云预警的准确率,提出一种场磨式三维大气电场传感器,传感器主要结构由屏蔽罩、感应电极、光电开关、叶片和电机组成,电路设计主要包括I-V转换电路、差分放大电路、峰值检测电路和滤波电路等,进行传感器实地电场测量实验并整理实验数据;实验结果表明,该传感器能够对环境电场进行水平和垂直分量测量,有效反映了环境电场特征,验证了场磨式三维大气电场传感器结构设计和电路设计的有效性。     

大气边界层内闪电通道电流及其FDTD模拟辐射电场的研究

为了更加深入地了解大气边界层内闪电通道电流及其产生的辐射电场特征,笔者首先利用6种闪电通道电流衰减模型,分析了大气边界层内通道电流随高度的衰减特性;其次利用二维FDTD方法模拟了大气边界层内各主要高度上,距闪电通道4个不同水平距离的水平及垂直辐射电场随时间的变化特征。得到的结果表明:1在大气边界层内各主要高度,各闪电通道电流衰减模型造成的衰减差异由大至小依次为:MTLTQ、MTLE、MTLT、MTLCOS、MTLL及TL;2在0 m高度、4个水平距离上,闪电通道的水平辐射电场主要为负值;在两个较远水平距离、15 m高度上,同时存在正、负极大值;而于其余高度、各水平距离均为正值,且幅值绝对值的量级均在0~104 V/m之间;3闪电通道垂直辐射电场,于200 m及500 m高度、距通道20 m及50 m的水平距离,以及于500 m高度、距通道200 m的水平距离均相对较为复杂;而于2 500 m高度距通道的各水平距离的特征最为简单,在8.6μs或8.9μs后出现负的增大;而除此之外均为单一极大值的正值变化。6种闪电通道电流衰减模型中,MTLL于大气边界层内各主要高度的衰减差异较为适中,且具有一定的代表性;而二维FDTD可以有效地模拟闪电通道在大气边界层内的辐射电场的水平及垂直分量。     

表面电荷法在复杂地势下超高压输电线路的工频电场计算

为了更准确地研究超高压输电线路穿越较复杂地区时的工频电场,利用表面电荷法的思想,给出了该方法的实施步骤并进行了验证。综合考虑了输电线路的弧垂,建立了复杂地势三角坡和凸面的三维模型,并仿真分析了其周围工频电场的分布。研究结果表明:1三角坡和凸面对输电线路下的工频电场影响较明显;2随着三角坡坡角的增大场强值畸变越大,且使临近三角坡坡脚处场强值减少越大;3不同的输电线排列方式下,复杂地势周围的工频电场畸变不同,倒三角排列下其值畸变大于其他排列。该仿真结果可为复杂地势下输电线路的架设提供参考依据。     

混合编程法及其在绝缘子电场和电位分析中的应用

室温硫化硅橡胶防污闪涂料在电力系统外绝缘中有着广泛的应用,有必要分析它对电场和电位分布的影响。分析不同厚度情况下硅橡胶涂层的电阻率和相对介电常数对绝缘子附近最大强场、沿面电场和电位的影响。采用Matlab与ANSYS混合编程的方法实现了绝缘子的自动建模,采用C++Builder(BCB)与ANSYS混合编程的方法实现了自动导出lis文件,节省了工作量和后续处理时间,同时使用Matlab对lis文件处理获得沿面的场强和电位。研究结果表明:瓷支柱绝缘子喷涂硅橡胶后无论是最大场强还是局部细节场强均未见明显变化;随涂层厚度、相对介电常数增加最大场强略有减少,但变化程度非常小,沿面平均场强略有增加;随电阻率的变化最大场强和沿面平均场强基本不变。电阻率、介电常数和厚度正常的取值范围内时硅橡胶涂层对绝缘子及附近电场畸变造成的影响可以忽略。     

含水率对复合电场下油纸绝缘电场分布的影响

为研究含水率对换流变压器油纸绝缘电场分布的影响,以典型油纸绝缘结构为研究对象,首先根据典型油纸绝缘结构建立了其等效物理模型和电路模型,并得到了复合电场下电场分布的数学表达式。结合不同温度及含水率下变压器油和浸油纸板绝缘电阻率及相对介电常数的测量结果,通过仿真分析得出了复合电压作用下油纸绝缘中电场分布与含水率及交流含量的关系。研究结果表明,水分对复合电压作用下油纸绝缘的电场分布有着显著的影响,当水分达到平衡状态时随含水率的增加油中场强增强、浸油纸板中场强减弱;随着绝缘体系整体含水率的上升,油纸绝缘电场分布的变化呈加速趋势;水分对油纸绝缘电阻率的影响远高于其对相对介电常数的影响,从而导致水分对高直流分量复合电压下的油纸绝缘电场分布产生较大影响。     

地表相对介电常数实时监测系统设计

在雷暴云定位中，地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题，分析同面极板电容传感器测量原理，建立同面极板电容传感器理论模型，结合实际地表监测应用环境，完成传感器设计；引入电介质的德拜弛豫关系，研究契合地表介质测量的最佳驱动信号频率；设计信号调理电路，进行温湿度补偿，利用最小二乘法线性拟合最佳数据匹配函数，提高测量精度。实验结果表明，该系统测量误差小于5%，能够有效的对地表相对介电常数进行实时监测。     

高海拔地区积雪复合绝缘子沿面电场分布研究

雪对电力系统可靠运行构成极大威胁,对积雪复合绝缘子沿面电场分布规律进行研究具有重要工程价值和意义。基于准静态电场有限元方法,提出了雪的三角形模型,开展了雪形态和雪参数对高海拔110 k V复合绝缘子沿面电场的影响研究。通过搭建高海拔110 k V复合绝缘子二维轴对称模型,研究了大伞积雪时雪面积和雪高度、桥接积雪时空气间隙长度和空气间隙位置对沿面电场的影响,分析了雪参数变化情况下的沿面电场分布。结果表明:大伞积雪时,雪面积和雪高度的变化对沿面电场分布影响较弱;桥接雪能改善沿面电场分布;绝缘子周围最大场强随着相对介电常数的增加而增大;电阻率不影响场强分布;桥接积雪时,雪参数变化严重威胁绝缘子的电气绝缘性能。     

基于Pockels效应的大气电场测量研究

为解决常用场磨式大气电场仪体积大、机械磨损严重、易受电磁干扰、测量带宽窄等问题,在研究分析Pockels效应原理的基础上,提出应用Pockels效应来测量大气电场的方法。对晶体、光源的选择及传感器设计中出现的问题进行了分析,设计了一种基于Pockels效应原理的脉冲电场传感器,该传感系统包括稳定高效的光源、Pockels晶体探头、数据采集及处理电路。通过模拟仿真,说明了这种测量方法是可行的,为进一步研制大气电场测量传感器,提高其性能提供了理论依据。     

500kV超高压输电线下山坡周围工频电场分析

在输电线下电场的计算中,普遍将输电线下地面视为平地,而忽略了不规则地面对输电线下电场计算的影响。为此建立了山坡周围工频电场的计算模型,基于模拟电荷法分析了平地及山坡表面的电场分布,并分析了影响山坡周围电场分布的因素。研究表明,山坡对输电线下电场分布有明显影响,电场在靠近山坡坡脚处逐渐减小,在随着山坡高度的增加而逐渐上升,在坡顶处电场发生畸变。山坡的角度、高度、输电线与山坡的相对位置及输电线的剖分密度对其周围电场计算都会产生影响,角度越大,高度越高,在山坡顶部电场的畸变越明显。输电线与山坡之间的夹角越大,在坡脚处电场减弱的趋势越明显。     

交直流同塔三回输电线路地面电场的预测分析

基于有限元和有限体积法的混合方法,合理地考虑了直流电晕放电和交流电晕放电之间的相互影响,解决了交直流同塔输电线路地面电场的分布计算问题。通过小尺寸模型的实验了验证计算方法的有效性。针对一回800kV直流输电线路和两回500 kV交流输电线路同塔架设的实际情况,计算了不同运行方式下的地面电场的直流分量、交流分量和离子流密度的分布情况。计算结果表明,由于交流输电线路的电晕放电,地面电场直流分量和离子流密度会有所降低。同时,地面交、直流电场均随线路高度的升高而降低,但是工频电场的变化程度比直流电场要大。     

三相线电极工频电场强度仿真方法研究

以变电站断路器与隔离开关连接线为例,建立了三相水平连接线工频电场强度数学模型,基于模拟电荷-矩量法对距离地面1.5m高处平面内的工频电场强度进行仿真计算,得出地面附近的电场强度主要由竖直方向分量决定,其分布特点与无限长三相线的电场强度类似;导线间距及导线距地面高度不同,电场强度也会发生变化的结论。为此,提出了导线安装设计建议,即考虑电极间的电场强度,适当增加导线架设高度。     

极导线垂直排列直流线路地面合成电场的一种计算方法

极导线垂直排列直流线路在我国已用于实际工程，有必要研究有效方法计算该类线路的合成电场，以满足工程设计和环境保护需求。根据极导线垂直排列直流线路几何结构的特点，在Deutsch假设的基础上，提出了一种计算极导线垂直排列直流线路地面合成电场的方法。该方法还适用于极导线水平排列直流线路。通过试验和计算结果对比，对该方法进行了验证。使用该法对极导线垂直和水平排列±500kV直流线路的地面合成电场进行了计算分析。结果表明：在极导线高度和极间距分别相同的情况下，极导线垂直排列直流线路下的最大地面合成电场比极导线水平排列直流线路的略大，但极导线垂直排列直流线路的地面合成电场横向衰减较快；极导线垂直排列直流线路的走廊宽度约为极导线水平排列线路的50%。     

空间介质颗粒对交流导线电晕特性影响规律

为了研究空间介质颗粒对导线交流电晕特性的影响,基于小电晕笼,应用Fi Lin?6紫外成像仪记录存在介质颗粒时模拟导线交流电晕放电发生、发展的过程,实验结果表明:空间介质颗粒会对导线交流电晕发生、发展过程产生影响,球径越大、距离导线越近则导线的起晕电压越低;存在多球时,由于颗粒间的相互影响,导线的起晕电压和放电过程会受到影响,其中垂直排列的颗粒之间对放电发展过程和起晕电压影响相对较大。将偏心偶极子模型应用到存在介质颗粒时电场计算中,结合模拟电荷法对导线周围存在颗粒时空间电场分布进行分析,仿真结果表明:导线表面的最大场强以及导线和颗粒间场强的均值随着颗粒尺寸的增大、颗粒导线距离的降低和颗粒相对介电常数的增大而增大;空间存在多个颗粒时,由于球间的相互影响使导线表面场强进一步增大,其中球间连线和电场方向一致时的影响更大。     

面向大型室内场景的无人机三维激光雷达解耦SLAM方法

大型室内场景通常在高程方向结构较为相似,导致激光雷达扫描点云在高程方向特征退化,传统激光雷达SLAM的无人机定位方法易发生高程特征误匹配。针对于此,提出了一种基于惯性/高度传感器信息辅助的机载三维激光雷达解耦SLAM算法：将高度传感器、惯性姿态引入点云初始化过程,提高初始位姿匹配精度;将基于多元正态分布的点云配准算法在水平、高度通道解耦,约束点云配准方向,提高高程退化环境下的定位精度;同时使得传统SLAM六维位姿解算降为三维,降低了计算量。通过Gazebo构建船舱仿真场景,对提出的方法进行验证,结果表明本文方法可以提高在高程特征退化下的激光雷达SLAM定位精度,比传统算法提升40%以上,并有效提高了计算效率。     

电容器介质直流、交流击穿电压值的对比研究

与交流电场不同,在直流电场下,除介质中的空间电荷效应增强之外,电场强度在串联介质中的分配主要由体积电阻率的比值决定.电力电容器常用的液体介质、固体介质由于其相对电容率和体积电阻率存在明显的区别,这给它们复合后在直流电场和交流50 Hz电场的使用上不可避免地带来影响.通过对电容器用液体介质、固体介质以及由他们组成的复合介...