长间隙正极性放电流注-先导发展3维物理仿真研究

利用长间隙放电3维仿真模型对实际的放电现象进行机理分析、放电特性预测与绝缘设计评价具有指导意义。因此在流注-先导系统起始和动态发展的物理机制基础上,分析了初始电晕起始与流注发展的基本物理过程,推导了基于模拟电荷法与电位畸变法的流注空间电荷增量对电位畸变贡献的计算方法,建立了基于热电离理论的流注-先导转化模型,并利用电介质击穿模型(DBM)模型将2维模型外延至3维空间,从而完成了对长间隙放电正极性流注-先导发展全过程的3维仿真模型构建。利用该模型进行仿真获得的先导平均轴向速度为1.58~1.62cm/μs,空间电荷电位畸变系数KQ的平均值介于3.8×10-11~4.4×10-11 C/(V m)之间,并得到了不同间隙长度下击穿电压与先导发展过程等的变化规律,与长间隙放电试验综合同步观测平台在平均轴向速度、末跃高度等方面所获得的试验数据较为符合,证明了模型在3 m棒-板间隙下模拟正极性流注-先导发展方面的适用性。     

棒板长间隙击穿电压计算

利用模拟电荷法提出了一种仿真模型,模拟了1 m到10 m棒板长间隙放电过程中电晕、流注、先导和末跃的基本过程。确定了先导判据和流注长度经验公式中的参数,得到了电晕电压、先导长度、末跃电压和击穿电压的仿真数据,与经验公式和试验结果相符。并在最后归纳出了一个拟合公式,用于判断1 m到10 m任意间隙长度的击穿电压。     

正极性长间隙放电先导起始模型

为了准确地定量计算长间隙放电的先导起始时刻,基于流注-先导转化热电离理论,提出了1个计算先导起始暗区时间的简化物理模型。该模型能考虑初始电晕产生的空间电荷对先导起始过程中2次电晕起始的屏蔽作用。然后通过搭建长间隙放电综合观测平台,开展了3 m棒-板放电试验,利用试验结果验证了提出模型的合理性。最后利用该物理模型对正极性先导起始过程进行了仿真,结果表明对于流注-先导转化,不能忽略振动能弛豫过程对流注根部转化区内气体温度上升的影响;初始电晕空间电荷对抑制先导起始的作用十分明显,是决定先导起始时刻的主要因素。     

操作冲击电压下长空气间隙击穿电压特性研究

基于现有长间隙放电理论和静电场方法,建立流注-先导放电数值仿真模型,并采用该模型研究操作冲击下长空气间隙放电特性.在绝缘设计中,一般参考棒-板间隙击穿电压来确定其他电极结构击穿电压.同时,实验结果表明棒-板间隙的正极性操作冲击击穿电压低于负极性操作冲击击穿电压.因此,通过建立操作冲击下棒-板长空气间隙模型,研究其击穿电压特性.     

棒-板长间隙正极性放电仿真模型

长间隙放电模型常被用于仿真放电过程、分析机理及预测放电参数,对于绝缘设计具有重要的指导意义。针对棒-板长间隙正极性放电过程,提出了一种仿真模型。在假设流注区轴向电位梯度恒定的前提下,通过比较背景场与实际场求取流注区位置,提出双圆柱模型以计算长间隙放电过程中的空间电荷变化,在此基础上计算了先导发展速度并根据气体热力学理论分析了不同时刻产生的先导在放电过程中的变化,从而建立了正极性长间隙放电仿真模型。利用该模型对10m棒-板间隙正极性放电过程仿真,仿真结果在先导长度、空间电荷量、击穿时间及击穿电压等主要参数上与实验数据均较为符合,证明了模型的有效性。     

鸟粪导致交流输电线路塔窗-导线空气间隙放电的特性研究

为减少鸟粪导致的塔窗-导线空气间隙放电事故的发生,依据鸟粪电导率、粘度等参数配置鸟粪模拟液,完成了鸟粪影响下的模拟塔窗-导线空气间隙交流放电特性的试验研究;并结合电流场理论,采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了简化的塔窗-导线电极击穿模型。结果表明,当大鸟在杆塔横担处排便时,其粪便会使得塔窗-导线间隙的击穿电压降低约75%;这是因为鸟粪落下的瞬间,鸟粪通道末端与导线高压端两端之间的空气间隙的电场强度大大增加,使空间电场发生严重畸变,进而可能导致间隙击穿放电。     

棒-板长间隙正极性流注生长概率模型及应用

为研究长空间隙放电分散性和放电路径随机性,建立了结合传统流注放电理论和分形生长理论的正极性流注生长概率模型。首先基于经典的流注起始判据,计算了棒-板间隙流注起始电压;选择空间电位和电子崩形成时间作为流注生长控制变量,结合泊松方程、电荷连续性方程和欧姆定律描述流注通道内部的电荷转移,仿真流注的持续发展过程;当流注到达板电极后,选择放电树枝中电位梯度最大的通道作为最后的主放电通道。分析表明,该模型可描述流注区空间电荷随时间的积累过程,棒-板间隙击穿时间的分散性以及放电路径的随机性;由其计算得的棒-板间隙主放电通道分形维数与试验结果相吻合,同时基于该模型对棒-导线-板间隙放电选择概率分布的计算结果也与试验所得规律一致。     

棒-板长空气间隙击穿电场稳态条件的仿真

为推动以放电理论为基础的高电压与外绝缘学科从半物理到物理研究方向的发展,基于有限元数值计算方法,对棒-板长空气间隙的电晕云模型进行了仿真研究。结果表明:带电离子和外加电压同时影响空间电场分布,空气分子的电离率α对电场分布影响较大,附着率η、结合率β、解离率γ对电场影响较小;不同电晕云长度对空间电场分布的影响都具有相同规律性;空气相对湿度对击穿电压影响较大,空气湿度越小,空气越容易击穿;正极性棒-板长空气间隙击穿的电场条件为:放电起始后,电晕头部最高场强达到11.0kV/cm,电晕云内部最低场强达到3.0kV/cm,在该条件下对应的击穿电压计算值与实验值误差<11%。以上计算结果可为超特高压外绝缘的设计提供可靠的理论依据。     

气体放电过程中空间电荷作用的模型研究

本文研究了正操作冲击电压作用下,棒—板间隙内,电晕流注放电而产生的空间电荷的作用.由试验进一步明确了长空气间隙内放电的发展及其结构,并建立了电晕流注放电和先导起始的放电模型,还研究了间距为80cm和40cm波头长为15～600μs时,正棒—板间隙的放电特性。     

避雷针迎面先导发展物理过程仿真研究

开展避雷针迎面先导起始及发展过程的仿真研究对建立正确的雷电屏蔽分析模型具有重要意义。基于长间隙放电的物理机制,建立了包括正极性电晕起始与流注发展、先导起始、先导–流注体系发展等物理过程的迎面先导发展物理过程仿真模型,并使用实验室和自然雷电条件下的迎面先导发展过程观测结果对其进行了验证,最后采用该模型对避雷针迎面先导特性进行了分析讨论。结果表明:该模型的计算结果与实验室条件下和一次自然雷电条件下获得的正极性迎面先导发展过程观测结果相吻合;迎面先导起始时刻随着雷电流幅值和避雷针高度的增加而提前;避雷针迎面先导的发展过程主要受雷电流幅值、避雷针高度影响,其发展速度随着下行先导的趋近而逐渐增加;由实验室条件下的正极性棒–板间隙放电获得的先导起始特性直接用于自然雷电中正极性迎面先导起始的计算,以及在迎面先导发展过程的计算中假设迎面先导发展速度与下行先导发展速度成一固定比例是不合适的。     

浅谈气隙对电机电磁噪声的影响及解决方法

分析了气隙对电机电磁噪声的影响,提出了利用降低气隙磁密、加大气隙、加均压线等方法解决该问题,并利用实践数据证明上述方法取得了明显的效果。     

低速永磁直线同步电机永磁体励磁磁场分析

低速永磁直线同步电机是利用初、次级表面开槽引起气隙磁导波变化而工作的,首先通过对气隙磁导波的分析,给出了初、次级开槽的气隙磁导波的计算方法.在此基础上,对电机的气隙磁场进行了分析与Magnet仿真,对轴向和径向励磁结构做了对比,为进一步分析低速永磁直线同步电机的动态特性奠定了基础.     

江口电站贯流式水轮发电机主件装焊工艺

本较系统介绍贯流式水轮发电机的装焊工艺,对其主要焊接部件作了工艺分析,毁要保证产品质量,也要考虑经济效益。通过续流式水轮发电机的制造,总结了贯流式发电机主要件焊接的新工艺,促进了工艺技术的进步和装焊过程的质量控制。同时,为今后我公司制造大型贯流式发电机积累了丰富的经验。     

气隙设计对电感绕组损耗的影响

开关电源中的电感，用高导磁材料作磁芯的电感都必须有气隙。由于在气隙附近存在扩散磁通，使绕组产生额外的损耗，所以电感绕组的损耗不同于变压器绕组。另外，由漆包线和铜箔构成的绕组，电感气隙位置对磁芯窗口内旁路磁通的影响是不同的，最终导致对电感绕组损耗影响的不同。本文针对开关电源中用铁氧体作磁芯的气隙电感，基于前人的研究成果，通过有限元分析软件，详细地分析了气隙设计对电感绕组损耗的影响。总结了减少绕组损耗的气隙布置方法和采用分布气隙应该遵守的准则。本文的工作对电感设计中减少绕组损耗具有实际的指导意义。     

一起线路故障引起主变中性点间隙击穿的原因分析

某变电站110k V进线线路发生单相接地故障时,引起该变电站不接地主变中性点间隙零序保护动作切除运行中主变。通过现场检查及故障录波图,对线路故障而主变保护动作的原因进行了分析,并提出了针对性的建议,以保证系统设备的安全运行。     

单边开槽时气隙比磁导的数值计算

本文用有限元法对单边开有开口槽,定、转子两边加有恒定磁势时的气隙磁场进行了仔细的计算,得到了一组新的较精确的零阶至三阶气隙比磁导曲线,供设计和研究工作者使用.分析表明,开槽后的i阶气隙比磁导λ_i并非简单地为β和F_i这两个可分离函数的乘积,而是?和?的二元函数,因此从通常文献中查出的λ_i值是不够准确的.最后,本文对工程上常用的气隙系数简化公式进行了校核.     

利用绝缘避雷线实现高频保护的研究——架空地线绝缘间隙值的探讨

利用电磁暂态程序ＦＭＴＰ，以山东邹—济５００ｋＶ输电线路为模型，详细仿真计算了绝缘地线间隙在相线不同地点短路，地线不同点遭受雷击时的击穿顺序和分布特性；并对仿真结果进行了详细的分析，得出了许多有益的结论；对绝缘地线间隙值的选择提出了新的见解。为绝缘地线高频通道的建立及实施，以及绝缘地线间隙值的正确选择提供理论依据。     

3～66 kV电力系统过电压保护器的应用与发展

对比分析了各种组合式过电压保护器的基本原理和特性参数 ,指出无间隙过电压保护器的性能优于串间隙保护器 ,而对弱绝缘设备的保护较勉强 ;分级保护的组合式保护器保留了无间隙结构的优点并降低了ZnO的残压比 ,实现了保护的全面性、可靠性与安全性的统一。     

Fabrication of flat micro‐gap electrodes for molecular electronics

Recently, organic molecular electronic devices such as molecular thin‐film transistors have received considerable attention as possible candidates for next‐generation electronic and optical devices. This paper reports on fabrication technologies of flat metallic electrodes on insulating substrates with a micrometer separation for high‐performance molecular device evaluation. The key technologies of fabricating planar‐type electrodes are the liftoff method by the combination of bilayer photoresist with overhang profile, electron beam evaporation of thin metal (Ti and Au) films, and SiO₂‐CMP (Chemical Mechanical Polishing) method of CVD (Chemical Vapor Deposition)‐deposited TEOS (tetraethoxysilane)–SiO₂ layer. The raggedness of the electrode/insulator interface and the electrode surface of the micro‐gap electrodes were less than 3 nm. The isolation characteristics of fabricated electrodes were on the order of 10¹³ ohms at room temperature, which is sufficient for evaluating electronic properties of organic thin‐film devices. Finally, pentacene FET (Field Effect Transistor) characteristics are discussed fabricated on the micro‐gap flat electrodes. The mobility of this FET was 0.015 cm²/Vs, which was almost on the order of the previous results. These results suggest that high‐performance organic thin‐film transistors can be realized on these advanced electrode structures. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(2): 39–46, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20152     

气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响

以气隙个数和气隙位置对特高压并联电抗器铁芯振动的影响为主要研究对象,在分析特高压并联电抗器铁芯振动机制的基础上,指出了麦克斯韦力和磁致伸缩力的矢量和是影响铁芯振动强度的主要原因;系统分析了铁芯气隙可能存在的结构型式,搭建了具有不同气隙个数和气隙位置的特高压并联电抗器铁芯的真型仿真模型,并采用多物理场有限元仿真计算的方法,得到了气隙结构对特高压并联电抗器铁芯振动的影响规律。研究结果表明,在研究范围内(气隙个数为15~25),特高压并联电抗器铁芯气隙个数越少则振动强度越弱;气隙位置越靠近底轭则振动越强,越靠近铁芯柱3/4高度中心则振动越弱。在此基础上提出一种特高压并联电抗器铁芯减振设计方案,与现有铁芯设计方案相比该方案能够使铁芯振动位移均方根减小18.925%。