AEMT电容器标定实验的影响因素

空中电场大地电磁法(AEMT)在标定实验当中会产生仪器漂移和失准的情况,为了让AEMT测量更加标准化,研究AEMT电容传感器的室内外标定,将电容传感器所测到的数据,转换成接地电极所测到的数据,并通过比较数据研究标定实验的影响因素,对比数据得到初步的结论,影响因素有内因与外因2种,在室内外的对比分组实验中可以将影响因素归结为室外的频率干扰以及电容板放置的间隔等,今后AEMT方法在运用时应当注意规避影响因素,从而提高精准度。

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(weakform)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1.5m的棒–板长空气间隙下,外加500kV、250/2500μs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4×1013cm-3数量级,空间电场最低达到10kV/cm;先导放电形成后,先导通道内电场约为1～2kV/cm,先导起始时间在400μs左右且以3×104m/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。

雷电冲击下棒-板间隙空间电场的测量

长空气间隙放电特性是特高压输电技术的重要研究内容,电场测量作为其重要研究手段,是近年来的研究热点之一。为此,建立了以高场强光电集成电场传感器为核心的空间电场测量系统。利用平板电极对电场测量系统进行校准,获得系统的输入输出特性;通过时域波形对比,证明测量系统具有良好的动态响应特性。利用该系统对1m棒-板间隙在正极性雷电冲击电压作用下的空间电场进行定量测量,得到了空间电场的时域波形。采用模拟电荷法,对试验条件下的电场幅值进行计算,实测值与理论计算结果比较相符,其最大误差<5%,证明该空间电场测量系统完全可以用于空气间隙放电电场的定量测量,为长空气间隙放电提供了重要的研究手段。

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。

自由空气电离室电场分布的研究

自由空气电离室作为X射线空气比释动能的初级标准装置被国内外计量机构广泛使用。本文使用有限元分析法研究自由空气电离室内的电场分布。研究结果发现,通过添加保护电极与保护环保持内部电场均匀性的同时,铅屏蔽外壳的电势对自由空气电离室内部电场同样具有影响。模拟计算结果表明,对铅屏蔽外壳、保护电极与保护环施加适当的电压,同时优化自由空气电离室的设计结构,可优化自由空气电离室内部电场分布。

空气净化机高压静电场数值分析

高压静电场是影响空气净化机净化杀菌效果的重要参量.为确定电场结构参数对空气净化机净化性能的影响,利用有限差分法,使用Matlab语言编写程序对高压电场的二维特性进行仿真分析,并研究了电晕半径、线板间距、线线间距因素对电场伏安特性的影响.最后通过实验验证了该有限差分程序仿真数据的有效性和正确性,为深入研究空气净化机杀菌机理和设计高性能的空气净化机提供重要参考价值.

确定饱和电机气隙磁场谐波的新方法

本文提出一种把分析气隙磁场的数值方法和解析方法结合起来以求解在饱和条件下电机气隙谐波磁场的方法。这种方法能求出在饱和条件下气隙谐波磁势及开槽等因素引起的谐波磁场,和由于饱和所出现的谐波磁场,这两种可以是同次而不同速的谐波磁场。根据这种新方法所给出的结果,可对电机性能进行准确合理的分析。本文所做的算例结果,证明了这种方法的正确性。

基于ANN的模拟空气击穿电压预测方法研究

提出了一种基于人工神经网络(ANN)的模拟空气(IAir)击穿电压的预测方法。ANN采用BP网络模型,由输入层、隐藏层和输出层3层组成。依据I-Air中针对板(N-P)、球对板(S-P)电极的工频交流击穿试验数据,分别进行了针对不均匀电场和稍不均匀电场2类的人工神经网络的数据和网络测试。对于不均匀电场网络,利用同一气压下若干气隙长度的击穿电压,预测同一气压下的其他气隙长度的击穿电压;对于稍不均匀电场网络,利用若干气压下的击穿电压预测另外气压下的击穿电压,并用Matlab中的ANN工具箱实现了人工神经网络模型,通过比较实测结果和预测结果发现预测平均误差小于5%,取得了较好的预测结果。预测方法可以用来在一定范围内预测I-Air的击穿电压,大大减少了试验的时间和试验投资成本。

空心电抗器投切下的电场和电动力分析

针对频繁投切操作对干式空心电抗器绝缘产生的影响,为保障电力系统的安全稳定运行,文中采用仿真和实验分析的方法,对空心电抗器稳态和投切暂态下的电场和电动力进行分析。通过建立基于Maxwell的空心电抗器仿真模型,进一步比较两种状态下电场和电动力的分布特性及数值变化。研究结果表明,投切下的电场强度和电动力较稳态运行下均有明显增大,绝缘厚度需要达到0.032 5 mm才能约束投切过程中产生的径向电动力。投切暂态过程对电抗器绝缘厚度提出了更高的要求,为空心电抗器的工业设计提供了一定的理论依据。

干式空心电抗器匝间短路故障投切过电压有限元分析

针对电抗器常见的匝间短路故障,本文提出了一种干式空心电抗器匝间短路故障投切过电压有限元分析法。首先,建立电抗器三维有限元模型,通过计算电感矩阵验证了本模型的正确性;然后,基于场-路耦合法建立外电路模型,模拟电抗器投切的电压变化;最后,在有限元模型中设置短路点,进行短路电流、磁感应强度及电动力分析。研究表明:当干式空心电抗器发生匝间短路故障时,稳态电压下的短路电流会突然变大,短路点附近的磁感应强度变大并破坏原有的对称特性,短路点处电动力也会突然变大并且具有向外发散的趋势;在电抗器的投切瞬间,短路电流、磁感应强度及电动力的分布特性与稳态过程相似,但数值都会急剧增大,对电抗器稳定性产生更大的影响。

微米级金属箔电导率无损测试

高导电性薄金属箔电导率难以准确测定一直是该研究领域的痛点问题。研究了金属箔厚度对超薄金属箔-空气界面电场反射、金属箔表面阻抗、涡流线圈阻抗的影响,进而提出了一种适用于厚度小于100μm金属箔的电导率无损测试新方法。新方法利用两片厚度不同的同种金属箔定义了“厚度系数”,从而规避了界面处电场反射对测试的影响。结果表明:新方法可应用到银、铜、铜铬锆箔等电导率处于80%~110%IACS范围内的箔类材料,测试偏差可控制在约3%以内,且可以通过厚度设计缩小误差至小于2%IACS,远小于叠层结构法误差(约20%)。该研究将有助于完善科学研究和工业领域所需要的高导电超薄金属箔测试标准。

空中电场大地电磁法

空中电场大地电磁法(Air Electric Field Magneto-Telluric method,简称AEMT),其基本的原理是,通过电容传感器测量近地表空中三个分量的交变电场,用磁棒观测交变磁场,再将所测电场和磁场转化为阻抗,通过对阻抗的解释,达到查明地下地质体的分布特征的目的.本文对AEMT基本原理进行较详细的论述,证明了电容传感器代替接电极原理的基本公式.分析了空气中垂直电场的来源,在介绍地面低频电磁波近似边界条件的基础上,导出了AEMT测量垂直电场分量时视电阻率的计算公式,并计算了一维情况下二层、三层地电模型AEMT视电阻率曲线.介绍了应用实例,最后讨论AEMT方法的技术特点.