新型双极电晕放电器的放电特性

为了得到放电参数更好的电晕放电器,解决传统电晕放电器在施加单极性高压电源时只在高压电极上放电,而接地极上并不放电的情况,采用了一种新型针—针式结构的双极电晕放电器,在施加单极性高压电源时,放电器内能同时在高压电极和接地电极产生正、负两种不同极性的电晕放电。实验研究直流高压与脉冲高压下新型双极电晕放电器的伏安特性、放电现象和离子风时,在平均场强约3.4kV/cm条件下采用粒子图像测速仪(PIV)测得电场内正、负离子风的核心区风速约2m/s。与针—板式电晕放电器相比,新型双极电晕放电器的工作电压降低,而输出功率和电流密度明显提高。     

电晕笼设计与应用相关问题的探讨

国内特高压电网建设已正式启动,特高压输电线路的电晕问题亟待研究,电晕笼是研究特高压交直流输电线路导线电晕的一种经济有效的手段,为此介绍了电晕笼的原理、结构、国内外已建电晕笼的参数及依托电晕笼开展的超特高压电晕特性的研究,并结合现有实验室用电晕笼装置,从电场分布、离子电荷运动、无线电干扰电流校正等方面探讨了电晕笼的结构、长度、边长(直径)等参数的设计原则,给出了电晕笼中交直流电晕电流、无线电干扰、可听噪声、电晕损耗、直流离子电流密度等效应的测量方法。最后基于世界各国电晕笼特点的总结,就国内试验基地大电晕笼的电压等级、结构和参数的合理选择提出了若干建议。     

针–板电极负电晕放电下离子分布状态的影响因素

为研究电晕放电过程中影响离子分布的因素,用针-板电极电晕放电装置,通过改变放电空间的大小,测量了不同放电电压下接地极板不同区域的电流分布。并通过电场模拟及离子风流场模拟,分析了负电晕放电过程中电场强度、离子风、空间离子之间相互作用的关系。结果表明:在针-板电电极晕放电过程中,空间离子的运动状态与放电电场强度和离子风流场分布相互干扰,最终形成离子在电场中的分布状态;放电电场强度是影响离子运动轨迹的主导因素,但是随着电场强度的减弱,离子风流场逐渐形成,离子风将携带部分离子运动,因此,此时离子风的流场形式是影响离子运动状态的主要因素。通过对离子在电场中的运动状态分析,为解决放电场中离子与电场中物质相互作用提供了理论支持。     

正直流电晕特性随气压和湿度变化的研究

电晕是输电线路设计和运行中面临的重要问题之一。文中通过实验测量和模拟计算，得到了不同气压湿度下的正直流电晕起始电压和电晕离子电流。计算结果和实验结果吻合较好。电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小，其主要原因分别为有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时，电晕离子电流也随气压下降、湿度升高而减小。电晕离子电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度升高而减小。当气压降低，C随湿度下降的斜率增大。湿度一定时，C和相对空气密度近似成反比。正离子迁移率是影响C变化的主要因素。     

电晕离子流对先导放电路径的影响

为探明当空气中含有电晕产生的离子时(离子背景),对雷电先导的发展、击穿过程和路径的选择有何影响,分别采用两种不同的实验方法研究了正、负离子流对先导放电进展路径影响的特点及规律,两种方法得出的一致结果表明,有离子背景的雷电先导放电路径具有选择负离子背景而回避正离子背景的特点和规律并运用电子崩发展和电场作用两方面原理,分析了离子背景的影响机制。这对于特高压输电线路与设备的防雷及其绝缘设计的进一步研究具有重要参考意义。     

离子发生器的研制

利用人工方法产生离子,实现对雷电的有效控制,是一条值得探索的途径。基于这个想法,我们进行了不同结构形式离子发生器的发送电荷量试验,初步结果如下: 一、针型电晕极离子发生器离子发生器是根据“尖端放电”原理设计的,其原理如图1,发生器主要由针型电晕电极e,环型吸极b和环型加速极c组成。电晕极e与吸极b之间接一高压电源Ee,称为激励电压。吸极b与加速极c接一高压电源Ec,称为加速电压。在激励电压作用下,电晕极     

基于迁移管法气压对氮气正电晕放电离子迁移率的影响

低气压下离子迁移率是高海拔地区输电线路导线电晕放电的关键参数之一,同时氮气作为正电晕放电参与反应的主要气体,目前均作为常量对待,其测量结果对于建立考虑海拔因素的离子流、电晕损失等计算模型具有重要意义,因此对不同气压下氮气正离子迁移率的测量显得尤为重要。在已有研究的基础上,自主设计了可模拟不同氮气气压条件下离子迁移率测量平台,并将离子门的动作方式由关闭—导通—关闭改进为关闭—导通,从而得到幅值尽可能大的离子流波形。利用此平台测量得到大气条件下纯氮气环境离子的迁移率为1.113cm2V-1S-1,并通过试验研究了气压在101.19~44.52k Pa范围内氮气环境离子迁移率变化情况,研究发现氮气正离子迁移率随气压增大呈非线性减小且具有一定的饱和趋势,最后提出了一种氮气正离子迁移率随气压变化的指数修正方法。     

导线表面污秽对正极性单电晕点可听噪声频谱特性的影响

为了深入研究在正极性电压下导线表面污秽对可听噪声频谱特性的影响,在实验室搭建了基于电晕笼的单电晕点可听噪声测量实验平台。分别测量了单电晕点表面附着氯化钠、高岭土、碳粉等不同种污秽下的可听噪声频谱特性,并且对不同表面状态下单电晕点在不同电压下的可听噪声频谱进行了长期的统计。结果表明:随电压增加,干净单电晕点的可听噪声不同频率分量的变化有较大差异。相对于干净导线,污秽对单电晕点噪声频率1 k Hz分量的影响较小,对噪声频率1 k Hz分量影响较大。对噪声高频分量的影响主要由于电子及离子在高场强下,运动速度较快,所含的能量较大,从而引起其周围空气强烈震动,产生高频噪声。     

提高高比阻粉尘除尘效率的电源设计方案

火电厂在降低排烟温度、获得较高燃烧效率的同时,导致烟气中粉尘的比电阻升高。高比电阻粉尘易引起反电晕现象。为了避免静电场反电晕造成的除尘效率的下降,提出了一种直流加脉冲的除尘供电电源。直流电源一方面能够产生临界击穿电场的电晕电压;另一方面在抑制反电晕期间能够为静电场提供足够的迁移能量,瞬时冲击脉冲电源能够使电场中的电子与离子获得足够的能量,有利于扩散和粉尘荷电。两种电源经过耦合作用在除尘器上,能够很好地抑制反电晕现象。此外,还给出了此种电源的硬件设计与控制方法,最后的仿真实验进一步证明了该方案的可行性。     

电晕放电离子风实验与理论研究进展及应用发展前景

由于离子风的产生无需机械旋转部件、低功耗和低噪声等因素,其在诸多领域受到关注,特别是在强化散热、气动流体控制和推进等领域存在较大的潜在应用价值。目前,电晕放电离子风的研究已在实验测量、理论模型和应用方面都取得了一定的成果和进展;主要从上述3方面总结了国内外研究学者在电晕放电离子风的电晕放电特性、离子风流场特性和机理等研究方面获得的成果,同时提出了目前研究中存在的问题(如能量转换效率低、电晕区流场测量不完善、推力产生机理不统一等)和解决方案。另外,简要介绍了电晕放电离子风技术在散热、气动流体控制和推进3个方面的应用情况,虽然该项技术新颖且潜能巨大,但离走上工程应用仍有一段距离。     

Inception voltage of corona in bipolar ionized fields-effect oncorona power loss

In this paper, an iterative finite-element-based algorithm is presented as a numerical tool for the solution of the bipolar ionized field around high-voltage DC (HVDC) transmission lines. The effect of including unequal values of the positive and negative corona inception voltages and ion mobilities on the corona power loss is investigated. In addition, the effect of negative ion field enhancement on reducing the positive conductor corona inception voltage is also studied. The present algorithm is applied to different laboratory and full-scale transmission line configurations. Comparison with previously computed V-I characteristics showed that the present computed values were in better agreement with the experiment. Also, it has been found that the effect of unequal corona inception voltages on the corona power loss (or corona current) is noticeable at applied voltages very near to the inception values     

Corona Inception and Breakdown in Nonuniform Field with Insulating Support in Air

Corona inception and breakdown was investigated in air for point-to-plane gaps with cylindrical spacers under 60-Hz ac voltages. The effect of a series gap, between the high-voltage point electrode and the spacer, on corona inception and breakdown voltages was also studied. For epoxy spacers the corona inception voltage decreased but the breakdown voltage increased, compared to an equivalent point-to-plane air gap without a spacer. The corona inception voltage characteristic was found to exhibit a maximum at a certain value of the series air gap. The results are interpreted in terms of recently reported observations of spacer surface charging in air and in other insulating gases and insulating barriers.     

不同参数条件下水中脉冲放电的电学特性研究

在不同的电压和电导率参数条件下分类实验研究了水中脉冲放电的两种方式 (电弧放电和电晕放电 ) ,采集并分析了实验中的电压和电流数据。然后简要讨论了两种放电方式的产生机理 (与电弧方式的热过程机理相比 ,电晕方式的初始机理还很不清楚 )。最后从实验现象、产生机理和应用前景等方面对比分析了两种放电方式。实验发现在大的溶液电导率下水中电晕放电方式的声学效应明显 ,为水下等离子体声源的设计提供了新的思路。     

Progression of positive corona on cylindrical insulating surfaces. I. Influence of dielectric material

Experiments are described on the propagation of corona discharges over the surfaces of cylindrical PTFE and porcelain insulators under positive impulse voltages. A rod-plane electrode arrangement has been used to which a single value of peak voltage, with the same impulse profile, has been applied throughout. Quantities measured were inception times and voltages, corona current and light output at selected axial regions of the corona. Still photographs of the corona appearance have been taken. Comparison has been made between the surface corona and that in air alone. Interpretation is based on knowledge of the electric field profiles, as modified by the insulators and the possible effects of the surface on the discharge. These are discussed in terms of the presence or absence of charge attachment, the effects of the surface on electron production and the effect of the permittivity of the materials     

碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的起晕特性对比试验

为研究碳纤维复合芯导线（ACCC）的起晕特性,基于小电晕笼电晕测量系统进行了ACCC-600/71单根导线和LGJ-630/45钢芯铝绞线单根导线起始电晕特性的对比试验。试验结果表明：在干净及人工涂污下,ACCC-600/71导线的起晕电压均要高出LGJ-630/45导线起晕电压,说明ACCC-600/71导线确实能够降低线路损耗,在节能、环保方面具有良好运行性能;表面污秽会降低导线表面粗糙度系数,从而大幅度降低起晕电压,且污秽物颗粒度越大影响程度越高。     

不同海拔下电晕笼分裂导线起晕电压的计算分析

为了研究海拔高度对电晕笼分裂导线起始电晕电压特性的影响,建立电晕笼钢芯铝绞线起始电晕电压的计算模型,并开展相应试验研究。采用模拟电荷法计算钢芯铝绞线的空间电场强度。依据极不均匀电场下自持放电判据,建立不同海拔高度电晕笼分裂导线电晕起始电压的计算模型。在超/特高压人工环境气候试验室内,以500 m海拔高度为间隔,系统开展19~4-000-m海拔高度范围内六分裂导线起始电晕电压的试验研究。试验获得超高压电晕笼不同海拔高度下6-LGJ—400/50、6-LGJ—500/45分裂导线的起晕电压。计算获得不同海拔高度、分裂间距、导线分裂数及绞线表面粗糙系数下的导线起晕电压曲线族,以及不同绞线半径及最外层铝绞线股数的表面粗糙系数计算结果。分析结果表明:计算模型能够较好地计算电晕笼内绞线的起晕电压;在350~500-mm分裂间距范围内,分裂导线起晕电压随着分裂间距的增大而降低,随着导线分裂数的增加而升高;绞线表面粗糙系数与绞线最外层铝线半径与绞线半径之比相关。     

Monopolar Corona on Bundle Wires as Influenced by Wind

The measured corona current contributed by each subwire in various laboratory-size bundle models and the total corona current change with wind over a wide range of applied voltages are described. The lateral spacial distribution of the time-average value of windblown corona current over the ground plate is measured for different applied voltages and different bundle geometries. The obtained results are compared to previous findings and to theories of corona discharge.     

Temperature effect on the performance characteristics of beta raysopen air corona streamer counter

Open air three electrode (point-grid-plane) corona streamer counter with a preamplification gap has been utilized for detecting weakly ionizing beta rays. This is based on the fact that when the primary electrons produced by beta rays are multiplied in the external preamplification gap, they form a trigger electron swarm before entering the counter, produce the same effect as the direct incidence of strongly ionizing particle in the corona counter, and allow the counter to operate efficiently. However, operation of this counter in open air as one of its most attractive features requires a complete analysis of the counter response to the changes of ambient conditions. The effect of temperature on the beta particle corona counter performance is studied. A theoretical model is suggested to calculate the counter operating voltage as well as the beta particles triggered corona pulse characteristics at different temperatures (20°C-50°C). The temperature effects on the counter-energy response is explained. A compensation for the errors due to temperature effects is suggested. All the theoretical findings are confirmed by experiments     

不同海拔高度交流电晕电流脉冲特性实验研究

不同海拔高度下交流电晕特性的变化规律是高海拔地区线路设计的基础。文章利用可移动式小电晕笼和高频电流测量系统在20m-4320m范围内的5个海拔高度点进行实验,采集了1mm直径细铜丝在不同施加电压下的电晕电流脉冲、无线电干扰和可听噪声水平数据;通过对实测数据的统计分析及拟合,得到了海拔高度对电晕电流脉冲特性的影响规律,并分析了不同海拔高度下电晕电流同无线电干扰和可听噪声水平的关联关系。研究表明,随着海拔高度增加,交流电晕电流脉冲的幅值增大,幅值概率分布逐渐分散,一个周期内交流电晕电流脉冲的数量增加,脉冲形成时间变得更加均匀;将电晕电流有效值作为中间变量,研究海拔高度对交流线路电晕效应的影响,得到电晕电流有效值与导线施加电压呈线性函数关系,该线性函数的斜率k、截距b均为海拔高度h的三次函数;无线电干扰和可听噪声水平均与电晕电流有效值呈对数增长关系,其中可听噪声与电流有效值的函数关系随海拔高度变化而改变。     

导线污秽对高压直流输电线路电晕特性的影响

高压直流架空线路导线表面附着的污秽物质会影响线路的电晕特性,而目前我国采用的线路电晕对环境影响的经验公式只考虑了导线表面场强和线路结构,为此利用1.6 m×1.6 m小电晕笼进行直流线路导线涂污实验,导线外径2.4 cm,使用3种成分的状态的干燥涂污。实验结果表明,在±500 kV高压直流线路表面场强附近,污秽物质使得离子电流和正极性导线可听噪声显著增加。导线电晕特性与污秽物质的成分密切相关,且有明显的极性效应。结合电晕图像和电晕脉冲测量数据,解释了涂污导线电晕特性变化的原因,并对下一阶段的研究工作予以展望。