改善纵向调制光学电压互感器内电场分布的新方法

基于纵向调制Pockels效应的光学电压互感器(OVT),其电光晶体内电场分布的均匀性对测量结果影响很大。通过对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构进行电场仿真分析可知,由于晶体内电场分布不均匀,当晶体薄片或光路的角度发生微小偏移时,其通光路径上的积分电压误差一般为0.2%左右,接近或超出了0.2%的准确级要求。为改善其内电场分布,文中针对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构,提出了石英介质分层法,通过ANSYS Maxwell有限元分析软件和实验验证了方法的有效性。在保证有效提高半波电压和测量灵敏度的前提下,可以使积分电压误差降低到0.05%以下,保证了0.2%的准确级要求。     

一种改善光学电压互感器电光晶体内电场分布的方法

基于线性电光效应的光学电压互感器(OVT)多采用横向调制方式,其晶体内电场分布的均匀性直接影响测量的准确度和稳定性。仿真结果表明,由于晶体内电场分布不均匀,当入射光的角度和位置发生微小偏移时,积分电压误差不容忽视。为了解决这一问题,提出了一种在电光晶体上附加介质的方法,采用Ansoft Maxwell有限元软件对附加介质的BGO晶体内电场进行了仿真计算,结果表明该方法可以有效地改善电场分布,且随附加介质厚度的增加,电场分布的均匀性不断提高并趋于稳定。电光晶体附加介质后,入射光束发生0.5°小角度偏移时引起的误差由0.11%下降到0.04%,位置偏移0.1mm时引起的误差由0.3%下降到0.08%。文中通过实验验证了方法的有效性,明显地改善了晶体内电场的均匀性。     

稍不均匀电场空气间隙击穿电压计算的新方法

空气间隙的击穿电压是高压输变电工程外绝缘设计的重要依据,而电场分布均匀性是间隙击穿电压的主要影响因素之一。为此,提出了一种基于电场分布特征参数和支持向量机的空气间隙击穿电压计算新方法。采用该方法对球隙和球–板间隙2种稍不均匀电场空气间隙的击穿电压进行了计算,并与基于流注起始判据的计算结果和试验结果进行了对比。以试验结果为基准值,提出的方法对球隙和球-板间隙击穿电压计算结果的平均绝对百分比误差分别为1.64%和1.62%;而流注起始判据计算结果的平均绝对百分比误差分别为1.03%和5.26%。为获得精确的计算结果,随着电场分布不均匀性的增大,流注起始判据中的临界电荷数需进行修正,而这缺乏具有普适性的修正方法。提出的方法为输变电工程间隙击穿电压的获取提供了一条可能的新途径。     

不同结构光学电压互感器抗电场干扰的探讨

外电场对光学电压互感器(OpticalVoltageTransformer,OVT)的干扰与OVT的结构有关系,通光方向和电压方向不同,外电场对OVT的影响也不同。该文详细分析了外电场对OVT的横向调制和纵向调制两种基本结构的影响。针对这两种结构抗电场干扰的特点,兼顾实际高电压测量中的信号处理,提出了一种OVT传感头结构的改进措施。     

不同结构光学电压互感器抗电场干扰的探讨

外电场对光学电压互感器(Optical Voltage Transformer,OVT)的干扰与OVT的结构有关系,通光方向和电压方向不同,外电场对OVT的影响也不同.该文详细分析了外电场对OVT的横向调制和纵向调制两种基本结构的影响.针对这两种结构抗电场干扰的特点,兼顾实际高电压测量中的信号处理,提出了一种OVT传感头结构的改进措施.     

无分压纵向线性电光效应用于高电压测量

论述和分析了无分压纵向 Pockels线性电光效应用于高电压测量的工作原理 ,推导出插值计算的解调还原方法。此法测量高电压具有无分压、不受电场分布影响、不受光强影响等特点     

光学电压传感器分压结构的缺陷及改进方法

现有的光学电压传感器多基于光功率检测模式,其测量范围与测量灵敏度受到电光晶体半波电压的限制。纵向调制的多片晶体叠层结构可以解决半波电压限制的问题,但仅适用于1 000 kV电压等级。此外,仿真结果表明这一结构中晶体内的电场分布极不均匀,受震动与热胀冷缩等因素的影响,光路或晶体的相互位置易产生偏移而引入积分电压误差。文中以110 kV电压等级为例,对多片晶体叠层结构进行了改进,简化了传感系统的结构,并将MgTiO₃陶瓷按照一定的要求安装在锗酸铋(BGO)晶体的外部以改善晶体的内电场分布,可以把积分电压误差从0.275%降低至0.01%以下。改进后的结构可用于各种电压等级。最后,通过实验验证了新方法的有效性。     

轨道电磁发射装置中电枢装配接触压力分布的不均匀特性

为对电磁发射矩形炮膛用一体化C形电枢结构进行优化设计,基于仿真计算研究了电枢装配接触压力分布不均匀特性。通过模拟电枢轨道的装配过程,利用ABAQUS有限元分析软件,计算了初始静态情况下不同结构电枢与轨道的接触压力分布。仿真验证了电枢装配接触压力的不均匀分布,同时根据压强分布云图,提出并定义了4个不均匀系数,分别表征接触压力横向、纵向、总体、局部分布的不均匀程度。这些不均匀系数的取值范围都介于0~1之间,其值越大,对应分布的不均匀程度就越小,即分布越均匀。基于进一步计算,获得了各不均匀系数随基本电枢结构参数的变化规律:各不均匀系数受电枢过盈量的影响较小,随电枢尾翼长度增加变小,随电枢肩部厚度增加变大;而随翼尖厚度变化呈现不同变化趋势。     

混合电场作用下换流变压器阀侧绕组电场分析

为了计算换流变压器阀侧绕组端部电场分布,建立了油纸复合绝缘结构的电路模型。并在分析阀侧绕组励磁电压类型的基础上,利用有限元分析法计算了在交流、直流、交直流叠加和极性反转电压作用下的电场分布,总结了电场分布规律。结果表明,换流变压器阀侧绕组电场分布既有其规律性又有其复杂性,在直流电场作用下的阻性电场分布将导致纸板中的电场集中;而交流电场作用下的容性电场分布将导致变压器油中的电场集中;在极性反转过程中由于空间电荷的存在,油中承担了较高的电压。该分析结果可为换流变压器阀侧绕组端部的绝缘设计提供依据。     

GIS用SF6高压断路器电场与电压分布计算软件

针对GIS用SF6高压断路器体积小型化带来的电场分布不均匀问题,计算高压断路器内部三维电场分布来优化其内部结构显得尤为重要。为此基于APDL语言开发了一种实用的电场和电压分布计算软件,APDL是ANSYS的二次开发语言,具有参数化操作的特性,使工程人员在无需掌握有限元软件ANSYS的情况下,利用有限元法计算GIS高压断路器内部的三维电场和电压分布。该软件操作灵活、简洁,可选择不同的工况测试模式,计算相应的电场和电压分布,是一种较实用的电场计算软件。     

光学电压传感器探头的电场计算与分析

概述了光学电压传感器的原理与结构类型,并着重计算分析了传感器探头的方形、八边形和圆形晶体分别在平板电极和圆弧电极中的电场分布。模拟计算结果得出,采用不同形状的电光晶体和电极组合,可以改善晶体内外电场分布的均匀性,减弱电场的集聚效应,从而有效地提高耐压和测量的稳定性及准确度。     

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。     

基于克尔电光效应的新型CCD光电测试系统

根据克尔电光效应原理 ,用稳定性好、动态范围大、灵敏度更高的CCD 30 0 0光电接收装置建立的新测量系统动态测量了克尔常数较小的液体介质如变压器油中的电场分布 ,并得出在一定电压范围内 ,克尔试验盒中两电极间的光强分布和电场分布之间的对应关系 ,还通过分析光强的空间分布和变化规律得出电场的空间分布和变化规律 ,为液体介质中的电场及空间电荷分布测量提供了一条新途径     

Charging and behavior of a spherically conducting particle on a dielectrically coated electrode in the presence of electrical gradient force in atmospheric air

This paper discusses the charging and behavior of a spherically conducting particle on a dielectrically coated electrode in non-uniform dc and ac electric fields between non-parallel plane electrodes in atmospheric air. The charging mechanism of a particle resting on a dielectrically coated electrode is investigated by observing light emissions from partial discharges and by utilizing the dust figure technique. The charge acquired by a particle is estimated from the results of particle motion onset voltage measurement and direct measurement with a Faraday cage. The basic particle movement as well as particle-triggered breakdown characteristics under non-uniform electric field distribution along the electrode surface is also investigated. The results suggest that the effect of the electrical gradient force/dielectro-phoretic force on particle motion on a dielectrically coated electrode should be adequately considered in the design of gas insulated systems (GIS). This is because a particle can move laterally on the coated electrode toward increasing electric field regions by the action of the electrical gradient force which is independent of the charge on the particle. Also the possibility of the particle charging and lifting at high field regions or reaching and adhering onto an insulating spacer further increases the risk of breakdown.     

一种电容层析成像系统多电极激励方法

针对电容传感器测量区内的灵敏场受静电场“软场”的影响,存在灵敏度分布极不均匀的问题,在详细分析电容层析成像系统电容测量原理的基础上,提出一种三电极激励双电极检测方法,该方法采用三电极激励双电极检测方式使得相邻电极间有一个相对均匀的电场,同时增加独立测量检测数,改善求解的不适定性,提高测量区灵敏场的均衡性.利用ANSYS...     

GIS中不均匀直流电场下球状自由导电微粒运动分析

针对气体绝缘系统(GIS)中自由导电微粒无害化的问题,研究导电微粒在GIS中不均匀电场作用下的运动规律,建立球状自由导电微粒在楔形不均匀电极系统中的受力模型,采用Runge-Kutta方法对微粒运动方程进行求解,并对球状自由导电微粒在不均匀直流电场中的运动轨迹进行仿真,同时考虑电压波动和电极表面粗糙等随机因素对微粒运动轨迹的影响。另外,研究了自由导电微粒的运动轨迹与施加电压、微粒初始位置、微粒和电极材料的性质及电极表面状况的关系。研究结果表明:在一定的电场条件下,微粒运动会处于一种谐振状态,而施加电压的幅值、波形以及电极表面的反射系数对微粒运动轨迹有显著影响     

A 2-dimensional Kerr-effect technique for electric fielddistribution in liquid dielectrics

Based on the electro-optical Kerr effect, an attempt is made to develop a measurement technique for the two-dimensional distribution of the electrical field in dielectric liquids. For rapid, two-dimensional measurements, it is convenient to introduce a computer-controlled electronic camera for optical detection. However, because of the two-dimensional non-uniformity resulting from the system components, the measurement principle needs a two-dimensional analysis. To simplify the mathematical analysis, square pulsed modulations are employed. The influence of the system non-uniformity is eliminated by use of both optical and electrical modulations. To improve the system sensitivity, an optimum system setup is analyzed. To decrease the effect of the noise component resulting from the EHD (electrohydrodynamic) motion of the dielectric liquid, a diagnostic image lock-in technique is proposed. The validity of the two-dimensional measurement principle and the effectiveness of the diagnostic image lock-in processing are examined by the measurement of the electrical field distribution in a nitrobenzene specimen between two parallel plate electrodes     

Optical measurement of non-uniform electric field vectordistribution in a dielectric liquid using triplet measurementsystem

We have carried out measurements of three-dimensional nonuniform electric field distribution using Kerr electrooptic measurement with a reconstruction technique. A conventional measurement system was composed of He-Ne laser, a polarizer, a quarter-wave plate, an experimental cell, an analyzer, and a photo-detector. For the measurement of an electric field vector distribution, it was necessary to measure light intensity with changing the optical axis of optical wedges, i.e., the polarizer, the quarter-wave plate and the analyzer. Moreover, the intensity measurement must be carried out at many points from &thetas; = 0 to π around the electrode system. Therefore it took considerable time to measure the electric field distribution. We have improved the measurement system by a cell with six optical windows and three optical systems. Using the improved measuring system, it was possible to measure the non-uniform electric field vector distribution faster