雷电冲击电压下环氧树脂基频率选择超材料沿面放电特性

频率选择超材料是隐身雷达罩的理想罩体材料,内部存在大量周期性金属超结构单元,常规雷电屏蔽方法无法对其形成有效保护。该文利用环氧树脂基材制备一种频率选择超材料,研究雷电冲击电压下这种超材料表面的放电通道形貌特征,提出夹角因子参数并测量了50%沿面放电电压。在此基础上,利用夹角因子对超材料表面绝缘特性进行评估,得出沿面放电电压随偏离角变化的规律。结果表明,超材料表面放电通道呈折线型,由两类放电路径组成:第一类路径与超结构周期方向平行,第二类路径与超结构周期方向夹角45°。进一步分析发现,超材料沿面放电的主通道发生在沿绝缘间隙总长度最短的路径上。随着双电极连线偏离超结构周期方向角度的增大,沿面放电电压先增后减,当偏离角为0°或45°时,放电电压较低;当偏离角为22.5°时,放电电压较高。研究结果可为超材料隐身雷达罩的雷电防护提供参考。

标准雷电压下750kV复合横担暂态电场计算

电力设备在雷电冲击电压下的暂态电场分布多采用求解雷电冲击峰值电压下的静电场分布来近似替代。因此,研究了750kV复合横担在雷电压下的暂态电场分布,提出了暂态电场分布的分频域计算方法;试验测量并定量拟合了复合横担各材料的介电谱数据,得到了暂态电场计算中各材料在雷电压各直流分量及各谐波分量下的计算参数;计算分析了750kV复合横担在标准雷电压下的暂态电场分布,对比分析了传统方法与分频域方法在雷电压峰值时刻的计算结果。研究发现:两种方法所得复合横担各组件承受电压相近,各金具表面最高场强的差值百分比在0.58%~2.92%之间,绝缘子护套端部表面场强最大差值百分比接近18%,支柱绝缘子内部场强差值百分比在–4%~6%之间。该研究可修正传统方法的计算结果,并为复合横担的绝缘设计提供计算依据。

HIRF环境下飞机复合材料燃油箱屏蔽效能研究

随着复合材料在飞机燃油箱生产制造中的大量使用,对其在高强度辐射场(high-intensity radiated fields,HIRF)中的防护研究势在必行。文章通过对飞机复合材料燃油箱开展低电平扫频场(low-level swept field,LLSF)试验,得到了油箱内不同位置处的屏蔽效能(shielding effectiveness,SE)变化规律,并采用CST电磁仿真软件,分析了复合材料油箱不同位置的频域屏蔽效能,从而对试验结果进行验证。研究结果表明,油箱内部不同位置处的屏蔽效能受孔缝所在位置的影响,仿真与试验结果具有较好的一致性。获得了不同电磁波辐照方向、不同天线极化方式和不同防护方式对复合材料油箱屏蔽效能的影响规律,可为飞机复合材料燃油箱在HIRF环境下的设计与防护提供参考。

飞机充氧阀头材料静电放电引燃性研究

飞机充氧过程中,可能发生充氧阀头静电放电引起的火灾事故。为研究充氧阀头静电放电引燃特性,文章结合充氧阀头静电放电能量分析,进行了高压纯氧环境下飞机充氧阀头材料的静电放电引燃实验研究,并对其静电放电引燃可能性展开了初步讨论。结果表明:在实验的纯氧压强范围内,阀头尼龙材料的最小点火能量随气压升高迅速减小;在0.1 MPa时,最小点火能量为750.78 mJ;而当压强为3 MPa时,最小点火能量已降至0.55 mJ,并低于所分析的mJ量级的充氧阀头静电放电能量上限值,具有静电放电引燃的可能性。研究结果可为飞机氧气系统静电危险性及3 MPa以上气压下阀头静电放电引燃特性研究提供参考。

采用多目标优化方法和人工鱼群算法的750kV复合横担均压屏蔽装置结构优化

750 kV复合横担的运行电压等级高、绝缘结构复杂,部分关键位置场强较高,易发生电晕放电,需配置合理的均压屏蔽装置。其结构优化可归结为多目标、多参数的优化问题,采用常规的优化方法效果不佳。为此,运用基于人工鱼群的多目标优化算法,并结合有限元子模型计算技术,建立了均压屏蔽装置的多参数、多目标优化数学模型,优化得出了满足场强控制要求的均压屏蔽装置配置方案。研究结果表明:采用子模型所需计算时间仅为全模型的1.51%,并且与全模型计算结果的差值<5%;经上横担优化得出的配置可沿用至其余两相。研究方法可有效解决大场域、多介质的绝缘结构优化问题,研究成果已成功应用于实际工程,经紫外成像仪测量,未发现可见电晕放电。

直流高压下阀头绝缘材料电荷特性试验研究

基于平行平板电极,对直流高压下充氧阀头绝缘材料表面电位进行测量,研究了不同试验条件(电压作用时间、电压幅值、电压极性)对阀头绝缘材料表面电位的影响,并对比不同材质阀头绝缘材料电荷积累特性,为特殊环境下绝缘材料的选取和优化、高压环境下绝缘材料表面电场的建模和计算提供了参考。