大气压微等离子体放电特性研究

通过减小电极孔径到微米量级来实现高气压甚至大气压放电的现象已成为研究热点。笔者利用不锈钢空心针作为放电阴极,不锈钢网作阳极,进行了大气压微等离子体放电实验研究。实验测量了大气压微放电的伏安特性曲线。实验发现,大气压直流微放电存在不同的放电模式:空心阴极放电和反常辉光放电,随着电流的增加,放电越来越强烈。实验研究了放电电压随压强和气体流量的变化关系。结果显示,随着体系压强的增加,电离过程增多,放电电压逐渐降低。随着流量的增加,气体流动状态由层流状态逐渐过渡到紊流状态,引起放电电压先降低后增加。     

大气压射频辉光放电阻抗特性的实验研究

为研究大气压射频辉光放电过程中不同工作气体(氦气和氩气)对发生器等效阻抗的影响,基于等离子体的介电特性,建立了描述等离子体区域的"电阻-电容混联"等效电路模型;通过实验测量放电电压及电流,并基于等效电路模型来计算等离子体在放电过程中的电子数密度,从而得到等离子体发生器的等效阻抗。实验测量了大气压射频辉光放电的放电电压及电流,并基于等效电路模型得到了等离子体发生器的等效阻抗及放电区的电子数密度。实验结果表明:对氦气和氩气放电,在α放电模式下其电阻及电抗的绝对值均随着放电电流的增加而减小,而电子数密度则随放电电流的增大而线性增加;且在相同的放电电流条件下,氩等离子体的电阻和电容都比氦等离子体高。研究结论可作为等离子体在不同工作气体条件下放电阻抗匹配研究的参考。     

大气压刷形等离子体羽的放电特性

为了研究大气压刷形等离子体羽的放电特性,利用针-针直流放电系统,通过氩气的流动,在大气压空气中获得了稳定的较大体积的刷形等离子体羽,发现等离子体羽长度随电源输出功率的增大而增大。通过研究不同电源输出功率下放电电压、放电电流和发光信号相对光强的时间演化,发现了放电存在自脉冲现象,且自脉冲频率随电源输出功率增大而减小,随气体体积流量增大而增大。通过对等离子体羽发光信号进行空间分辨测量,研究了自脉冲形成机制,发现电压达到击穿电压后放电首先在电极间产生,随后电极间的等离子体沿着气流移动,且随移动距离增加而衰减,因此刷形等离子体羽即为吹出喷嘴后衰减中的等离子体。采用光谱学方法,对分子转动温度、振动温度和谱线相对光强比(I391.4/I337.1)进行了空间分辨测量,发现这些参数均沿气流方向降低。     

螺旋针-环结构等离子体射流放电过程分析

为降低气体的击穿和维持电压,设计一种螺旋针-环电极结构的等离子体射流装置,研究不同电压下的放电电压、电流波形。研究表明,氦气等离子体射流放电可以分为电晕放电、介质阻挡放电和射流放电三个阶段,并且可以通过放电电压、电流波形的特征进行区分。分析可知,射流管管径较大时,采用螺旋针状内电极结构可以减小电极间的平均气体间隙距离,从而降低气体的击穿和维持电压,使放电更加容易进行;电压反向过程中残留电荷使得合成电场得到加强,气体将"提前"发生放电;由于电极结构的不对称,气体在正半周期更容易发生放电,放电产生的电流脉冲数目更多,电流值更大;随着外加电压增大至14k V,放电最终过渡到丝状放电状态。     

沙尘环境下棒-板间隙交流放电特性研究

近年来沙尘对电力系统外绝缘的影响已不容忽视,但国内外的相关研究尚不多,为研究沙尘环境下的放电特性,选择尖-板间隙为研究对象,搭建沙尘模拟实验平台,开展交流放电特性试验研究,得出间隙距离和沙尘体积分数等因素对尖-板间隙交流放电的影响规律:当沙尘体积分数较小时,尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而下降;当沙尘体积分数较大时,尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而增大。可认为存在某一沙尘体积分数(1%左右),使得交流间隙击穿电压最小,且该体积分数与间隙距离无关。在此基础上,在有限元仿真软件FlexPDE中搭建了尖-板电极间隙的仿真模型,分析了沙尘环境下尖-板间隙的击穿机制。     

微间距气体放电的实验研究与分析

为了研究微间距气体放电特性机理,在大气压环境下,采用了精密距离控制仪器进行电极间距为1～100μm的气体放电实验,得出了电极间距在1～100μm范围内的击穿电压,绘制了击穿电压曲线并讨论分析了1～5μm间距下击穿电压背离巴申曲线的原因。运用Fowler-Nordheim理论验证了在电极间距小于5μm时,气体放电过程由场致电子发射主导,并通过分析1～5μm间距内场强,进一步说明场致发射在此起主导作用。电极间距在10～15μm范围内时出现火花放电现象,分析认为该间距下的放电为电子崩引发的微间隙火花放电。电极间距在15～100μm范围内时击穿电压随着电极间距的增大而逐渐增大,击穿电压曲线与巴申曲线变化趋势相同,可以用汤逊机理解释。     

大气压反常辉光放电特性

为研究大气压反常辉光放电的特性,用50 Hz交流电驱动1:500的高压变压器产生稳定的大气反常辉光放电,并利用示波器对其作了测量。维持稳态放电的典型参数为电压400~850 V,电流60~110 mA,其伏安特性曲线表明放电处于反常辉光区。当放电的原始驱动电动势取为余弦波形时,放电端电压呈方波形,放电电流呈正弦波形。对放电过程的电路分析表明,高压变压器次级线圈固有的高感抗产生的负反馈避免了放电进入弧光区,由于电路的感抗特性,余弦电动势驱动了正弦形放电电流。而等离子体电阻对放电电流的非线性响应使得放电端电压呈近似方波形。估算得到放电通道中电子平均温度和电子密度分别为2.73 eV和3.45μm-3。用热电偶测得等离子气体温度为700~900 K。该种等离子体相对于其它冷等离子体具有较高的等离子体气体温度和能量密度,更适宜于一些化学气相反应。     

大气压非平衡等离子体源参数对输出等离子体浓度的影响及其机理分析

为研究各个参数对大气压非平衡等离子体源的影响,给进一步探讨其机制提供依据,在保持其他参数不变的前提下,变化大气压非平衡等离子体源的某一个参数,用DLY-3型大气离子数密度测量仪测量其输出等离子体中离子的数密度。结果表明:在击穿限度内输出的离子数密度随外加电压升高而升高;在空气体积流量不影响放电空间分布的前提下,输出的离子数密度随体积流量增加而升高;在4.7~10 kHz范围内输出的离子数密度随交流电源频率增加而升高;在2种实验放电间隙中,小间隙(0.64 mm)比大间隙(1.00 mm)的输出离子数密度高。在各个参数可调控的条件下所做的等离子体浓度测量可定量地描述等离子体系统的状态及其相应变化,通过变换各个参数可以使大气压非平衡等离子体源输出的等离子体浓度在相当大的范围内变化,并存在极大值。     

不同介质条件下大气压脉冲放电特性的数值仿真研究

大气压脉冲介质阻挡放电由于其独特的放电特性引起了人们极大的关注。为了深入理解外加放电参数对脉冲放电特性的影响,通过理论分析与数值模拟的方法,基于大气压等离子体的一维流体描述,定性研究了在给定电压波形的情况下介质类型、介质厚度、气体间隙、放电频率对大气压脉冲介质阻挡放电特性的影响,并与相关的实验结果进行了对比。仿真结果表明:在其他参数不变的情况下,随着介电常数的增加,放电电流与最大气体电压均变大,同时输入能量增加并可以输送更多的电荷;随着介质厚度的增加,放电电流幅值降低,同时脉宽变窄,输运的电荷量降低;随着气隙距离的增大,放电电流密度逐渐下降,击穿时刻出现延迟;随着频率的增加,放电电流降低,同时需要输入能量增加。本文的研究将对大气压脉冲放电应用中放电参数的选择提供一定的理论依据。     

雷电冲击下SF_6气体放电击穿电压分散性的实验研究

一般应用升降法进行冲击下SF_6气体放电击穿特性实验时,要求击穿电压的分散性小于3%,以保证测得数据的可靠性。但是在实验过程中发现,SF_6气体相对于其他气体而言,击穿电压的分散性普遍偏大,一些情况下甚至超过了5%,而国内外针对SF_6气体放电击穿电压的分散性仍缺乏系统的研究。为此,在正、负标准雷电冲击(LI)作用下,实验研究了SF_6气体放电击穿电压的分散性随电极尺寸、气压和间隙距离的变化规律。结果表明:当间隙距离d=33 mm,电极曲率半径r=40、15、8 mm时击穿电压的分散性随气压增长而均呈现减小趋势;正LI下击穿电压的分散性随电场不均匀系数的增大而呈现先下降后上升的"U"曲线趋势,负LI下击穿电压的分散性随电场不均匀系数的增大而呈现先上升后下降的倒"U"曲线趋势;当电极曲率半径r=8 mm,间隙距离d=7、15、33 mm时击穿电压的分散性随着气压的增长而均呈现下降趋势。由此可得结论:正、负LI下SF_6气体放电击穿电压的分散性随着间隙距离的增加而均呈现线性增大的趋势。     

基于PLC的万能式断路器大电流检测系统实现

以PLC、工业控制计算机、传感器为核心,自动电流调节检测、自动装夹的断路器三相大电流自动化检测系统替代原有的断路器过流保护功能的手工和单相检测方式,保证了过流保护功能测试精度,减少了人为误差,同时极大地提高了生产效率。     

电子式电流互感器中的关键技术

详细分析了IEC6 0 0 4 4 8《ElectronicCurrentTransformer》中规定的光学TA及空芯TA目前存在的关键技术问题及解决方案。运用矩阵光学理论 ,提出了采用永久磁体作为参考源应用于光学TA中的比较测量法 ,实验表明该法可实时补偿随环境因素改变的材料Verdet常数及线性双折射。还介绍了一种基于印刷电路板的空芯线圈新结构 ,其二次绕组无需手工绕制和电阻调整 ,额定电流 2 0A时 ,准确度 0 .2级 ;额定电流≥ 30 0A时 ,准确度 0 .2S级。采用低功耗电子技术后空芯TA测量准确度 0 .2级时高压侧电路功耗 <5 0mW。     

几种不同类型电子式电流互感器的研究与比较

介绍并分析比较了IEC6 0 0 4 4 8《电子式电流互感器》中定义的 3种不同类型电子式电流互感器 (即光学电流互感器、低功耗电流互感器及空芯电流互感器 )的基本原理、性能及目前存在的主要问题     

高温空气发生器低NOx排放的实验研究

简述生物质与垃圾(RDF)高温空气气化的意义,介绍了该系统关键部件-高温空气发生器低NOx排放实验研究的实验系统和实验方法,对高温空气发生器低NOx燃烧火焰进行了研究与分析,研究了空气预热温度、切换时间对高温空气发生器中NOx排放的影响,最后根据国外高温空气燃烧结论从理论角度对改进高温空气发生器低NOx排放进行了分析.     

高库仑量大电流脉冲闭合开关的研制

脉冲能源系统的关键元件之一是高库仑量大电流的脉冲闭合开关。该文设计改进了轴向磁场控制的旋转电弧开关，没有触发电极，并且采用电流在轴向沿内电极均匀分流和磁镜磁场的结构设计，使电弧稳定在电弧稳定区。详细分析电弧的受力，给出开关电弧的理论旋转速度，开关的电极、磁场线圈和触发系统的优化设计保证开关具有良好的工作性能。对开关的大电流试验的回路进行了方案和参数设计，在基本特性试验后开关共进行了7次大电流试验，发现开关电极烧蚀非常轻微，有明显的电弧旋转痕迹。实验结果表明采用电流在轴向沿内电极均匀分流和磁镜磁场的结构设计，使电弧稳定在电弧稳定区，电弧不会像前版开关中一样很快的被轴向力推向端部，减轻了端部绝缘被电弧损坏的可能。     

110 kV麻浮线#117大风事故分析

通过对开关保护动作、故障录波、雷电定位、间隙数据、现场情况及现场试验分析确认 110kV麻浮线# 117一次大风事故为舞动事故 ,再从地形、气流、风速、风向、物象特征方面分析舞动的可能幅值及此时间隙、杆塔结构得出了导线防震锤勾到拉线上的原因     

高温空气发生器中分流装置的研制

指出了发展生物质高温空气气化系统的必要性,介绍了作为其关键技术的高温空气发生器的工作原理及其特性;对高温空气发生器关键部件的分流装置的结构设计进行了详细阐述。分流特性实验结果表明:高温空气发生器可以正常稳定运行,分流装置可以实现分流的目的,且获得了高温空气发生器重要的性能参数,为掌握高温空气发生器性能并深入研究生物质高温空气气化系统作了充分的准备。     

使用带气隙铁心的电子式电流互感器

非线性励磁特性的电流互感器通常都是由闭合铁心制成的,不宜在过渡状态中工作。在大多数情况下,由于在过渡状态中铁心饱和,而使这种电流互感器变换一次电流的周期性分量产生的误差大大超过容许值。为使在上述严重条件下一次电流的变换有足够的准确度,采用了一种特制的在过渡状态中实际上为线性特性的电流互感器。电子式电流互感器通常采用Rogowski线圈,运行中Rogowski线圈暴露出一系列问题,不能同时满足高可靠性、高稳定性及高准确度的要求。分析了带气隙铁心的电流互感器,对铁心中带非磁性气隙的电流互感器进行线性度试验、温度循环试验等。理论及试验结果表明:只采用铁心有非磁性气隙的电子式电流互感器准确度能够达到IEC0.2级标准要求。而且温度变化时,电子式电流互感器的系统比差变化很小。     

空气预热器用耐高温电涡流间隙传感器的研究

基于电涡流的基本原理,以镍铬合金导线为测量线圈,将导线绕制在陶瓷骨架上构成涡流探头,结合由信号源、放大模块和信号处理模块组成的前置器,设计制作了电涡流位移传感器.该传感器能在高温状态下、大温度变化范围（25～400℃）内长期稳定工作,具有结构简单、抗干扰能力强和测量精度较高等特点.     

应用于断路器中的光供电式空心电流互感器

介绍了一种应用于断路器中的光供电式空心电流互感器的原理、结构及性能。提出采用光纤在高、低压侧间传送测量信号及其高压侧所需要的能量,绝缘结构相对简单,将空心电流互感器组合在断路器中可减小设备占地面积和体积。所研制的电流互感器采用基于印刷电路板的空心线圈的结构,线圈二次绕组无需手工绕制和电阻调整;并对额定电流20 A,300 A及3 000 A的样机分别进行了测试,结果表明该系列电流互感器计量准确度均达到0.2S级,保护准确度为5P20。