特高压电气设备的电场特性及绝缘性能的研究

GIS隔离开关是特高压系统当中最为重要的设备,GIS隔离开关能否正常使用对特高压系统的影响同样较为显著。本文从特高压系统特征的角度出发,对GIS隔离开关电场特性以及绝缘性能、需求等进行了研究,研究对象包括特高压系统当中较为常见的2端口GIS隔离开关以及3端口隔离开关两种。本文采用了有限元方法进行研究,尝试从更为全面的角度明确对GIS隔离开关可能产生影响的因素,以此在当前结构下如何保持GIS隔离开关的运行稳定性以及安全性。

不同金属微粒缺陷下GIS盆式绝缘子表面放电与电场特性研究

基于表面放电试验与有限元电场仿真方法对金属球/金属丝微粒缺陷下GIS盆式绝缘子表面的放电与电场特性进行研究。结果表明:不同金属微粒缺陷下脉冲电压和紫外光子数均随电压的升高而增大;金属丝缺陷下的盆式绝缘子表面放电更加严重,低压侧存在金属球缺陷时的放电比高压侧存在金属球缺陷时更加剧烈,仿真结果与试验结果变化趋势一致。GIS盆式绝缘子表面存在金属微粒缺陷时,表面的放电强度与电场畸变程度呈正相关,且电场畸变程度与平均脉冲幅值的相关性较大。

线板式电除尘器中芒刺类电极电场特性实验研究(英文)

放电极几何形状及高压电源额定电流的选择对于电除尘器设计非常重要,为给电除尘器设计提供依据,对不同放电极对应电场特性进行研究非常必要。采用工业高压电源搭建了实验平台,对实际的BS芒刺电极和增强型RS芒刺电极对应电场特性进行了研究,观察了放电极上的电晕放电位置,测量了不同放电极对应的伏安关系及收尘极上的电流密度分布,并将实验获得的收尘极电流密度分布与Warburg理论结果进行了比较。结果表明,电晕放电主要集中在芒刺尖端,对于BS芒刺电极和增强型RS芒刺电极,其对应的收尘极电流密度均呈现非均匀分布;BS芒刺电极既可提高波谷区域电流密度,也可改善电流密度分布,但增强型RS芒刺电极无明显效果。BS芒刺电极应优先用于电除尘器前级电场,其对应高压电源的额定电流应依据0.8 m A/m2-1.0 m A/m2的平均电流密度进行确定。

开口电极在海水中的电场特性研究

利用稳恒电磁场理论,通过基本假设和单个电极电场计算公式的推导,计算了某一深度平面的电场值,绘制了平面分布图。接着利用相似理论进行了模型缩比实验,测量了二电极电场在某一平面上的分布值,绘制了平面分布图,进行了基本特性分析。该结果对进行船舶电场模拟和海缆断点探寻等工作,具有很好的参考价值。

湿式静电除尘器电场特性及极配优化数值模拟

电极配置会影响湿式静电除尘器污染物脱除效率,对此,采用有限元法对湿式静电除尘器不同电极配置的空间电场进行数值模拟,分析了放电极针形、同极间距和供电电压对电晕区和收尘极附近电场特性和污染物脱除效率的影响。结果表明：放电极针形的顶部越平滑,收尘区的平均电场强度越大,且电场强度相对标准偏差越小,越有利于增强湿式静电除尘器对污染物的脱除效果,放电极最佳针形为平头;考虑运行电耗,放电极同极间距在340~380mm,供电电压为45~55kV时,湿式静电除尘器对污染物的脱除效果最佳。

高压直流接地极回填土中杂质对其电场特性的影响研究

为研究接地极回填土中砾石和空隙等杂质对高压直流共用接地极接地特性的影响,文中基于COMSOL有限元分析软件,建立了接地极的电流场分析模型。仿真分析了某±500 kV直流输电工程中杂质半径、埋深和位置对接地极周围电场的分布影响,结果表明回填土中砾石和空隙半径接近接地极半径时焦炭表面最大场强最小,接地极相对埋深为30%和处于焦炭上方截面1/4位置时焦炭表面最大场强最大。上述场景得到的最大场强均超过控制值,会加快焦炭的腐蚀速度,降低接地极的使用寿命,因此实际施工工程中,须严格遵照施工标准,回填土必须土质均匀细致,并适度夯实。文中研究成果可用于其它接地极施工质量控制,具有一定的借鉴和指导意义。

平板电容器边缘电场特性探究

平板电容器是"电磁场与电磁波"课程中静态场部分的重点分析对象。一般根据平板电容器的均匀电荷分布,求解平板电容器的电位和电场分布。本文考虑实际平板导体上电荷分布的不均匀性,利用逼近的方法,从分析导体的电荷密度出发,得出电荷分布的边缘效应,从而确定平板电容器边缘附近的电位和电场分布。仿真结果表明此逼近方法切实可行,具有一定的推广价值。

基于三维模型的染污复合绝缘子电场特性分析

为了揭示接触网腕臂复合绝缘子在不同染污状态下电场特性的演变过程,建立了绝缘子真实三维模型,基于电准静态场和有限元法仿真分析了清洁、干污、水珠及湿污等状态下绝缘子电场分布特性,并针对薄污层不利于有限元建模剖分的问题,提出了采用电屏蔽边界条件模拟导电污层的电流效应。仿真结果表明:伞形结构对清洁绝缘子电场分布几乎无影响,圆周方向电场具有对称性。干污、水珠及湿污等不同染污状态下,电位分布从不规则曲线变为近似直线,电场从纯电容特性逐渐过渡到纯电阻特性,最大场强呈现出先增大后减小的趋势,场强分布不均性随着憎水性的减弱越加明显,场强集中位置从高、低压端转移到伞裙护套上。

EHD强化传热研究中的重要问题——电场特性的影响规律

在文献综述的基础上，分析了EHD强化传热中，电场特性的重要性和研究现状，指出了当前研究中的不足之处及存在的矛盾，为在EHD强化传热研究中，进一步进行电场特性影响规律的试验和理论探索提出了建议。

复合护套改进瓷腕臂绝缘子风雪环境下雪晶沉积和电场特性的综合仿真

中国铁路线路已安装的瓷绝缘子冬季易出现“雪闪”问题,为预防“雪闪”以提高绝缘子可靠性,设计了一种腕臂复合瓷绝缘子。本文基于电磁场理论和计算流体动力学的数值模拟方法,搭建多物理场耦合仿真模型,以绝缘子表面平均电场强度作为电场畸变程度特征参数,雪晶碰撞系数和分布系数作为雪晶沉积特性特征参数,分析不同积雪厚度、风速和风向下的电场和沉积特性。仿真结果表明:在垂直和水平积雪下,复合瓷绝缘子的平均电场强度比瓷绝缘子分别低10.4%和13.8%,可有效降低电场畸变程度。复合瓷绝缘子伞裙表面雪晶碰撞系数比瓷绝缘子碰撞系数提高了16.0%,杆部和金具碰撞系数分别下降了20.2%和11.9%,绝缘子伞裙分布系数几乎无变化。

冰雪条件下户外绝缘子的电场特性

在理论分析方面,采用有限元方法对户外支柱瓷绝缘子进行三角单元剖分,应用并修改FORTRAN语言电场计算程序,计算了无冰雪、冠雪、覆冰等3种情况下的电场分布,绘制了覆冰、冠雪较均匀情况下的等位线图。覆冰、冠雪是在较均匀的情况下,对电场计算结果进行了详细的分析,得到了最大场强点位置。对冠雪绝缘子与清洁(无雪)绝缘子的电场分布作了比较;分析了覆冰后电场分布的变化;对覆冰覆雪时的击穿场强进行了分析;并对提高绝缘子闪络电压的措施进行了探讨。

电除尘器电晕电场特性和极配优化的研究

该文对电除尘器电晕电场特性和板线匹配进行了计算和试验研究，以期对电除尘器的设计、技术改造和运行提供必要的依据．

电除雾器电场特性的探讨

探讨了电场强度、烟气在阳极管中的流速与电除雾器的除雾效率之间的关系。根据空载试验时获得的伏安特性数据，初步判断出设备的制作质量以及定性、定量分析出带负荷运行时的电场特性与除雾效率。论述了实际生产中影响电场特性的问题以及处理办法。

不同工质中汽泡周围电场特性研究

为探明外加电场作用下,不同工质对强化沸腾换热的影响,本文采用了FC-72、R11、R113和R123四种工质,定量研究了两相系统中汽泡周围电场分布特性,探讨了工质介电常数对汽泡的作用规律．结果表明:随着工质介电常数的增加,电场非均匀性增强,电场对汽泡的作用加剧．这为不同工质对EHD沸腾强化效果不同提供了理论依据．

大尺寸油纸绝缘结构多电压应力下空间电场特性

换流变压器油纸绝缘设计可靠性主要依靠仿真计算及简易等效模型下的电场实测校验,缺乏大尺寸复杂结构下电场实测验证,该文利用研发的基于Kerr电光效应的空间电场测量传感器,针对换流变压器阀侧出线大尺寸油纸绝缘模型,获得了直流电压、交流电压及极性反转电压下,模型不同油道内油中电场特性,试验结果表明:①正极性直流电压下,随着加压时间的延长,外侧油道的油中电场逐渐降低,内侧油道和中间油道的油中电场逐渐增加,稳态时内侧油道的电场强度比电容-电阻率(RC)模型计算值增大了2.04倍;负极性直流电压下,油道内电场特性与正极性电压下一致;②交流电压下,油中电场随加压时间基本保持不变,电场强度实测值与仿真值结果最大差异为4.08%;③极性反转电场下,极性反转时间越短,反转后油中电场越高,且不同油道内界面电荷积聚状态的不同会导致其油中电场过零点与外施电压过零点时刻不一致。该文提出了基于油纸界面电荷动态变化过程的油中电场分析方法,对直流电压及极性反转电压下油中电场及电荷特性进行了机理解释。

极性反转电压下±400kV换流变压器绕组端部电场特性研究

极性反转电压下,换流变压器的端部电场分布十分复杂。为研究电场的变化,以经典RC等效电路建立油纸绝缘模型,根据一台±400 kV换流变压器建立绕组端部电场仿真模型,应用有限元软件ElecNet对换流变压器端部电场进行仿真。仿真结果表明,随着温度的升高线性油和非线性油中的电场强度均增大,而非线性油能够明显降低油中出现的最大电场强度。根据仿真结果,找出绝缘结构的薄弱环节,通过增大静电板厚度和曲率半径两种方式来优化绝缘结构。

不同劣化方式下复合绝缘子表面电场特性研究

复合绝缘子由于其质量轻、体积小、力学性能好、抗污能力强、安装方便的特点而被大范围使用,但复合绝缘子伞裙和芯棒材料在使用中容易产生劣化,发生伞裙破损、伞裙爬电和芯棒开裂等。为研究复合绝缘子在不同劣化方式的表面电场特性,本文以站用复合支柱绝缘子为对象,基于有限元方法研究其在3种不同劣化方式的表面电场特性。结果表明:每种劣化方式均对复合绝缘子表面电场产生影响,劣化方式不同,影响机制与影响结果存在差异。在伞裙破损劣化方式下,不同破损程度对其表面电场最大值影响不明显;绝缘子表面伞裙爬电下的电场变化最为明显,其伞裙尖端电场增大至16.421 kV/cm,是完好情况下表面电场3.051 kV/cm的5.382倍;芯棒开裂下的绝缘子表面电场最大值减小,最大值从3.051 kV/cm减小为2.500 kV/cm。

特高压输电线路分裂导线表面电场特性分析

目前,社会进步迅速,我国的电力行业的发展也有了提高。特高压输电线路能减小走廊面积,有效提高单位输电线路走廊宽度 的输电容量,从而提高输电线路的经济效益。特高压输电线路常采用多分裂导线,导线表面电场强度的计算精确度直接影响导线的合理选 型和布置。

复杂运行条件下非均匀老化油纸绝缘典型电场变化特性

油纸绝缘作为变压器的主要绝缘部分,长期运行后变压器主绝缘发生的非均匀老化现象,在复杂运行条件下(环境温度、受潮情况,电压类型)将导致工况运行时主绝缘内的电场分布发生变化,因此明确工况运行下非均匀老化油纸绝缘内特征位点(最大场强处)电场的变化特性至关重要。通过开展不同老化、受潮程度油纸绝缘材料的介电参数测试,明确了老化后油纸绝缘材料的工频介电常数、直流电导率随着运行条件的变化规律,通过构建基于GA-BP神经网络的老化油纸绝缘材料介电参数模型,实现了非均匀老化油纸绝缘介电参数的多元非线性定量表征;同时考虑油浸纸板老化对油纸间水分平衡规律存在的影响,修正了非均匀老化油纸绝缘内的油纸水分分布,并根据典型非均匀老化主绝缘结构,构建了非均匀老化油纸绝缘典型电场分布模型;最后,考虑到当前特高压电网中,区别于普通交流变压器绝缘所承担的交流电压,换流变压器阀侧绕组承担的电压中含有较高的直流分量,导致其面对的更高的绝缘水平要求。通过分别设定两种外施电压,并在复杂运行条件下,针对不同非均匀老化阶段的油纸绝缘模型的典型电场分布进行仿真计算,揭示了非均匀老化油纸绝缘电场变化特性,明确了实际运行中应加以注意的运行工况,为变压器的运维策略提供了重要的理论支撑。

电接枝双氰胺改性碳纤维海洋电场电极的制备及其电场响应性能研究

碳纤维电极表面氨基改性可以显著提高其电化学性能和电场响应性能。通过控制接枝电压(3,5,7)V,在碳纤维表面接枝聚双氰胺薄膜调控电极/海水界面双电层结构和电化学性能。结果表明,接枝电位越高,碳纤维表面聚双氰胺薄膜越均匀,电极双电层结构越稳定。其中CF-7V的综合性能最佳,其比电容达到9.368 F·g^(-1),为空白组的31.6倍;电荷转移电阻和低频容抗显著降低;7天电位漂移量为1.68 mV,可以正常响应1×10^(-3)Hz,0.03 mV/m的低频弱电场信号,电极的响应灵敏度、准确度得到了显著提高。电接枝改性后碳纤维电极的电场响应性能与Ag/AgCl电极相当,这是一种新型高性能海洋电场传感器,可望提高海洋电场探测能力。