基于有限元弱解式的棒-板长空气间隙先导放电空间电场仿真研究

对棒-板长空气间隙先导放电过程的空间电场分布以及带电离子浓度等特征参数进行仿真计算研究。建立棒-板长空气间隙放电的二维模型,导出流注-先导放电的二阶偏微分方程,通过有限元弱解形式(weak form)数值计算方法求解先导放电过程中产生的电子、正、负离子浓度与空间电场的大小。仿真结果显示：气体放电所产生的空间电荷对空间电场分布影响显著;间隙距离1.5 m的棒-板长空气间隙下,外加500 kV、250/2 500 ms正极性操作电压时的先导放电起始条件为,流注头部带电离子浓度达到4′1013 cm-3数量级,空间电场最低达到10 kV/cm;先导放电形成后,先导通道内电场约为1~2 kV/cm,先导起始时间在400 ms左右且以3′104 m/s速度传播;有限元弱解形式能有效消除计算离子流中的数值振荡,使偏微分方程求解迅速收敛。     

500kV单相自耦电力变压器主绝缘电场分析

对500kV单相自耦电力变压器的主绝缘电场进行了分析,得出了各区域中的电位和电场强度分布,计算了绝缘裕度,并对绝缘裕度偏小的绝缘结构进行了优化。     

正极性上行先导特性的模拟试验方法

开展负极性雷电地闪过程中地面物体正极性上行先导特性的模拟试验研究是完善雷电屏蔽分析模型的基础,选择正确的模拟试验方法十分必要。分析了采用棒–棒、棒–板及板–棒等典型放电间隙结构的模拟试验方法的电场特征,研究了各种方法获得的正极性先导特性,并通过与自然雷电下的电场特征及上行先导特性进行对比,评价了各模拟试验方法的等价性。结果表明:采用棒–棒间隙和棒–板间隙无法模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性;采用板–棒间隙可以模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性,但传统的冲击电压发生器无法产生与自然雷电下行先导趋近地面过程中电场时变规律相同的冲击电压。因此,提出了研发一种基于电力电子技术、能够模拟自然雷电下电场时变规律的高压任意波形发生器,并结合板–棒间隙结构,形成正确有效的正极性上行先导特性模拟试验方法。     

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。     

一种大动态检测输入前端设计

一种基于小信号处理、无源网输入、数字化处理、智能化操作的方法,以求获得较好的灵敏度和极大的测量动态范围的测量前端电路设计。     

基于电阻分压器的10kV电子式电压互感器的研制

基于电阻分压器的电子式电压互感器(EVT)的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大的不同,其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响。本文利用ansoft软件包建立了分压器的有限元二维模型并对电场进行了分析,根据电场分布确定了电子式互感器的屏蔽罩及均压环的设计。在静电场分析基础上,研制了一台电阻分压式的10kV电子式电压互感器,并对准确度进行了测试。测试结果表明,本文设计的10kV电子式电压互感器满足GB/T 20840.7-2007标准要求,准确度达0.2级。     

介电老化的动力学模型

提出了介电老化的动力学模型．该研究的主要结论是，在传导缺陷顶端的局部电场集中因子与传导缺陷长大速率之间存在一个幂指数定律关系．将该幂指数定律表示的传导缺陷长大速率公式应用于计算介电固体的寿命，从理论上自然地推导出了绝缘材料的经典电老化定律．所有结果是普适的，并和超薄氧化膜的实验资料相吻合．     

大气电场仪观测结果的修订

大气电场仪是测量大气电场的重要设备,其测量结果受多种因素影响.通过一系列对比试验表明:电场仪采用探头正置或倒置结构时的观测结果基本一致,倒置结构有利于避免雨水带来的影响.不同的安装环境对测量结果的影响很大,为了消除这种影响,提出了对观测数据进行地面修订的方法,得到不同天气条件下的修订系数.所得结果对于实现多站电场仪联网观测的数据一致性有重要实际意义.     

熔盐制钠电解槽电场数值模拟研究

利用有限元软件ANSYS具有的多重单元、多重属性的特点,建立了四阳极熔盐制钠电解槽的电极及熔体整体三维电场数学模型。对电解槽不同极间距的电场进行了数值模拟,得出了电解槽的电位及电流密度分布规律,模拟结果与现场极间距0.206m的生产电解槽比较吻合,可为熔盐制钠电解槽优化设计提供参考。     

GEM探测器的计数性能研究

采用真空热蒸发法在50μm的聚酰亚胺薄膜上蒸镀5μm~8μm的铜层,并用激光掩模打孔法在其上制备了孔径80μm、孔间距285μm的GEM复合薄膜,成功组装了20mm×20mm的GEM探测器。对GEM探测器在55Fe X射线(5.9keV)辐照下进行了脉冲幅度分布谱测试,讨论了漂移区电场、ΔGEM电场、收集区电场对探测器记数的影响。结果表明,随着漂移区电场的增加,计数先增加后减小,在13kV/cm时达到最大值9.7×104。随着ΔGEM电场的增加,记数呈指数增长,最大可达1.2×104。随着收集区电场的增加,计数增大并趋向饱和,最大可达1.3×105。