基于电极瞬变电磁响应的故县大坝渗漏检测

为了准确定位坝体渗漏位置,在直流电法的基础上,提出利用激励电压导通瞬间电极激发的瞬变电磁信号检测渗漏的方法。导通瞬间电极在导电介质中激发的瞬变电磁响应包含介质电导率信息,响应信号对水层等高阻介质比较敏感,响应变化较大,这是一种新的渗漏信息。利用该信息对坝体进行渗漏检测有助于提高渗漏点位置判断的准确性。利用电极检测系统对故县大坝进行实测,分别实现信号的廊道发射-水中接收和水中发射-廊道台阶接收,在横向和纵向判断了渗漏异常位置。对故县大坝的实测数据进行分析,结果表明在大坝的2#—3#横缝处存在渗漏,与实际渗漏情况相符。研究成果对于准确定位坝体渗漏位置有一定的参考价值。

Calculating current and temperature fields of HVDC grounding electrodes

Current field calculation based on the resistance network method (RNM) and temperature field calculation based on the finite volume method (FVM) can be used to evaluate the performance of high-voltage direct-current(HVDC) grounding electrodes.The main idea of the two methods is to transform an electric and temperature field problems to equivalent circuit problems by dividing the 3D soil space near the grounding electrode into a suitable number of contiguous and non-overlapped cells.Each cell is represented as a central node connecting to the adjacent cells.The resistance network formed by connecting all the adjacent cells together can be solved to calculate the current field.Under the same conditions,the results calculated by the RNM are consistent with the result by CDEGS,a widely used software package for current distribution and electromagnetic field calculation.Based on the finite volume method,the temperature field results are also calculated using time domain simulation.

基于丝束电极技术的电偶腐蚀研究进展

电偶腐蚀是各类金属结构中广泛存在且危害性极强的一种局部腐蚀,严重影响设备的安全可靠性。因此,研究电偶腐蚀行为及其相关影响因素的作用机理,可以为多金属设备的选材和电偶腐蚀的防护工作提供理论依据。近年来,丝束电极(Wire beam electrode, WBE)技术作为一门新兴的材料表面腐蚀测试技术得到迅速发展,在局部腐蚀的研究中优势显著。本文从三个方面重点总结了WBE技术应用于电偶腐蚀领域的研究现状,首先是探究温度等各类因素对电偶腐蚀的影响;对于海洋等环境下存在的电偶腐蚀行为,阐述WBE技术用于研究腐蚀演化过程和极性逆转的相关进展;另外,针对目前报道较少且广泛存在的多金属复杂偶合体系电偶腐蚀,WBE可以灵活组成偶对进行实验模拟,逐渐受到相关研究学者的青睐。最后总结电偶腐蚀领域亟待解决的科学问题,包括多金属复杂偶合体系腐蚀行为的研究、深海等特殊环境下电偶腐蚀的研究、某些外部因素变化导致电偶对发生极性逆转的微观机理、腐蚀预测模型的建立。

g-C_(3)N_(4)材料的可控制备及电化学性能研究

使用高温煅烧法,以三聚氰胺和尿素分别作为原材料,在箱式电阻炉中经过不同温度的煅烧后,得到石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4)).使用X-射线衍射(XRD)法、扫描电子镜(SEM)法表征所制备材料的微观结构和形貌特征.然后将样品做成电极极片,利用电化学工作站,经循环伏安(CV)法、恒流充放电(GCD)法检测电极的电化学性能,研究制备原料、煅烧温度对样品的结构、形貌及样品做成电极材料的电化学性能的影响.经分析XRD和SEM图样得出:尿素制得的样品形貌结构不好,形状像棉絮一样;而三聚氰胺在550℃下制得的样品表现出清晰的片层状结构,且层间有大量孔隙,比表面积大,这样对较大的比电容有很大好处,有益于g-C_(3)N_(4)电极材料在蓄能方向的应用.CV曲线和GCD曲线可以看出:用三聚氰胺在550℃下煅烧制备的g-C_(3)N_(4)所组成的电极材料的电容性和充放电性能良好.

并行高密度电法监测技术在榆树田煤矿工作面导高实测中的应用

为保证榆树田煤矿防治水工作的顺利开展,以110501工作面实际工程条件为背景,现场应用并行高密度电法技术,得出顶板覆岩电场的变化规律,进一步反映采动影响下顶板覆岩的变化规律,掌握顶板覆岩破坏规律。研究表明,垮落带高度为30.7 m,位于下4煤与下3煤之间的中砂岩层位;导水裂隙带高度为73.7 m,位于下1煤顶板上细砂岩和粗砂岩分界面附近。垮高/采厚比为3.1,裂高/采厚比为7.5,下5煤层采动应力超前影响距最大为65 m。研究为矿井防治水工作的顺利开展提供了保障。

城市活断层探测中电磁噪音和环境干扰对浅层电磁方法的影响

城市噪音主要指由于城市设施和人类活动 (如电网、管线、通讯设备、建筑物、交通等 )对电磁信号的干扰。克服城市噪音、提高信噪比是保证城市活断层的电磁探测能否成功的关键。因而 ,在福州市活断层的电磁试验探测中 ,噪音观测与分析被列为试验的一项重要内容 ① 。文中将主要讨论不同类型的噪音对高密度电法 (DC)和瞬变电磁法 (TEM)的影响 ,并提出一些实用的解决办法。试验表明 ,影响高密度电法观测质量的主要因素是地下噪音源 ,如地下管道、地下电缆等 ,地面以上噪音的影响相对较小。对于瞬变电磁法 ,不管地面以下还是地面以上的噪音源都将产生影响。但是 ,只要仪器的性能好 ,对不同噪音源采取相应的措施 ,可以获得满意的结果。

福州八一水库-尚干断裂的高密度电法和瞬变电磁法试验探测

为了检验高密度电法和瞬变电磁法在城市活断层探测中的有效性 ,在福州市区及周围进行了试验探测① ,文中主要介绍对八一水库尚干断裂的探测结果。八一水库尚干断裂是一条穿过福州市区的主要断裂带 ,其主断裂在八一水库测区位于一条由新店通往古城的水泥马路东侧 ,在横向上表现为东西宽几十米的电阻率低异常带 ,在纵向上从盖层底部向下延伸到基底深处。试验表明 ,高密度电法和瞬变电磁法可以互相补充和验证 ,从而提高整体探测效果。

地形结构及参数对特高压直流地电流散流特性的影响分析

直流接地极注入电流会对周边电力设施产生不利影响,而地形结构是特高压直流地电流散流特性的重要影响因素。为此,根据接地极极址的不同情况,分别建立了水平双层及复合分层的地形结构。首先,由镜像法和行波法消除了土层间的界面效应,进而推导出一种求解地中电流密度的简易算式,形式简单,易于大规模编程计算。其次,通过软件建模仿真,验证了提出的算式的准确性及可行性。最后,依托工程案例,研究了地形结构及参数对直流地电流散流特性的影响规律。提出的算式可用于特高压直流地电场的计算,对于深层土壤电阻率的测量、交流系统及埋地设施的选址均有一定的指导意义。

直线形直流输电接地极电流场分析

在用点匹配法计算直线形直流输电接地极表面溢流密度的基础上，全面计算分析了其周围电流场分布．附带地，还对三直线直流接地极作了简要的分析．

短导体对水平接地极冲击特性的影响

冲击接地实验研究表明,在放射状的水平接地极上合适位置添加短导体后能使接地极周围的时变电场趋于均匀分布。本文针对短导体的布置方式展开研究,采用时域差分思想和多物理场有限元分析相结合的仿真方法,以单根水平接地极和添加短导体后的水平接地极为研究对象,从屏蔽效应强弱的角度分析了7种结构接地极的冲击特性。结果表明:在水平接地极上布置短导体时存在弱屏蔽区域,在弱屏蔽区域之外短导体受端部作用影响较大;同种短导体结构接地极的屏蔽效应随着注入电流幅值的增加而增大;在短导体长度与接地极的长度比为1/30的情况下,短导体间距与接地极长度的比例在10%~15%之间时较其他结构的接地极中部散流值比例较大,屏蔽作用较弱。

垂直型直流接地极暂态温升计算与试验

垂直型直流接地极可以有效解决极址选择困难问题,但也将带来土壤温升过高,接地极散流不均匀等难题。为了对接地极运行时的暂态温升进行有效计算,建立了暂态温度场计算模型,并通过试验进行验证。计算首先基于场路耦合法,在考虑接地极自阻的情况下对接地极电流场进行计算,然后将电流场计算结果作为温度场的计算条件,依据Gurtin变分原理构造时空有限元模型,对接地极进行暂态温升计算。试验选取长9m、直径为30mm的圆钢作为接地极,加载113h的直流电流,分别采用热电偶传感器和霍尔电流传感器采集并记录接地极的温升规律以及散流特性。对比分析表明,计算结果与试验结果具有较高的吻合度,验证了算法的有效性,能为实际工程设计提供参考。

基于“电流-电压四端法”的温室栽培基质电导率测量

研究了基于“电流-电压四端法”的温室栽培基质电导率测量方法和规律。试验结果表明:在保持基质盐分(离子总量)水平不变的条件下,若基质质量含水率低于50%,则电导率值受基质内离子含量和基质水分的双重影响。当基质质量含水率大于50%后,电导率主要受基质内离子总量的影响,可忽略水分的影响。控制基质质量含水率在65%左右时,仪器输出与基质溶液电导率呈幂函数关系,所建立的模型的决定系数达到0.970。控制基质质量含水率在45%左右的条件下,用幂函数和线性函数预测基质电导率都获得了较高的精度。

井下直流电法超前探测低阻区水与瓦斯视电阻率响应分析

视电阻率对于水的响应较为敏感,为使用井下直流电法探测煤层中的瓦斯赋存,需要对煤层赋水状况与煤体瓦斯含量进行综合分析。根据赵家寨煤矿12205工作面三极超前直流电法探测,工作面内存在6处低阻异常区,其中4处低阻异常区经钻探验证富水性较好,瓦斯小,另外2处低阻异常区瓦斯含量较高,富水性差。矿井低阻异常区反映了煤层水大或瓦斯大的特点,但水大瓦斯小,水小瓦斯大,二者呈现此消彼长的关系,符合一般煤层瓦斯赋存规律。

铝合金电阻点焊过程的有限元模拟

建立了铝合金电阻点焊过程的有限元分析模型,采用基于显微接触理论的接触电阻模型模拟点焊过程中试件与试件界面上的接触电阻。计算获得了焊接过程中电极/试件和试件/试件接触界面上接触半径的变化,以及试件间界面上压应力、电流密度和温度的分布。试验考察了熔核的形成和长大过程。比较表明,计算与试验测量结果符合很好,证实了所采用的接触电阻模型在铝合金电阻点焊模拟中的正确性和适用性。

芒刺电除尘器板电流密度分布及芒刺间距优化

芒刺电除尘器在工业烟尘净化中的应用日益广泛,而提高芒刺电除尘器的收尘性能,优化芒刺式电晕极的极配参数,应了解接地极板电流密度的分布规律。为此首先使用边界探头法(BP法)测定不同极间距和不同外加电压下的单根芒刺电除尘器的极板电流密度分布,证明了芒刺式电晕极接地极板电流密度分布符合n=4的t分布规律。然后用同样的试验方法测定了具有2根芒刺的极板电流密度分布,发现在接近两芒刺中间时,电流会突然衰减为零,从而明确了芒刺电除尘器的极板电流密度分布形态。最后,用最大电流原理试验确定了芒刺电除尘器的最优芒刺间距。结果表明,最优芒刺间距几乎不受外加电压和异极距的影响,在给定的外加电压和异极距条件下,芒刺优化间距约5cm。

针-板电极局部放电光测法信号一次积分值与放电量的关系

为解决电气设备局部放电(PD)光测法定量检测的问题,在深入分析PD光测法信号一次积分值物理意义的基础上,推导出信号一次积分值与视在放电量成线性关系。实验结果表明:针-板电极空气间隙在不同极性、不同距离下的PD光测法信号一次积分值与视在放电量均成线性关系,斜率大小是正针负板大于负针正板,且针-板电极间隙距离越大斜率越大。另外,随着施加电压升高,PD脉冲重复率增大,信号一次积分值和视在放电量分布区间均变宽,且分布区间的最大值和最小值均变大。因此,可以用光测法信号获取PD视在放电量,但需对不同极性和不同间隙距离进行一定的校正。

HVDC 直线型直流接地极端部三维电流场有限元计算

采用有限元法对ＨＶＤＣ直线型直流接地极端部三维电流场进行了计算，提出了极体端部形状的优化方法，并指出解决端部溢流密度过分集中等问题拟采取的措施。

基于ART算法的运动阳极弧根电流密度分布重建研究

笔者提出应用ART算法根据测量得到的两个垂直方向上的弧根线性电流分布重建弧根电流密度分布的方法。对Drouet M G实验测量的弧根在2个互相垂直方向的电流分布进行计算,获得了2-D弧根电流密度分布并加以讨论。结果表明,ART重建算法结合分离极板法所测的弧根电流分布是获得其电流密度分布的一个切实可行而有效的途径。

直线型直流接地极附近三维电流场边界元法计算

采用边界元数值法对ＨＶＤＣ直线型直流接地极附近三维电流场进行了计算，通过分析计算，指出直线型直流接地极表面溢流的端部效应是导致其在运行中出现事故的重要原因，直线型不是理想的接地方式。

接地极极址对电网直流偏磁影响的研究

为分析酒泉至湖南±800kV特高压直流输电工程接地极选址对当前酒泉电网的影响,需建立酒泉地区交流电网直流电流分布模型.根据酒泉地区交流电网拓扑结构,基于场路耦合方法,将包括变压器、线路的地上模型和包括接地电阻、地表电位的地下模型予以结合,建立酒泉地区交流直流电流分布模型,通过仿真计算,分析初步规划的西涧泉或红柳沟接地极址对甘肃电网直流偏磁影响,得到了酒泉至湖南±800kV特高压直流输电工程最佳选址地点.