单气隙局部放电仿真模型的修正与关键参数的确定

针对目前国内外局部放电仿真模型不能客观反映局部放电物理过程的问题,提出了一种单气隙局部放电仿真模型的修正方法,并确定了影响仿真结果的一些关键参数.该修正方法将气隙分为气隙绝缘电阻和气隙沿面绝缘电阻,引入了气隙沿面半导电化过程,并在仿真计算中考虑了气隙放电的时间过程以及放电的电子雪崩过程.根据放电的实际物理过程,应用工程近似计算方法,确定了仿真模型中放电起始电压、放电熄灭电压和气隙等效电阻、等效电容等关键仿真参数,从而使仿真模拟接近于绝缘试样中气隙实际放电过程,仿真得到的气隙局部放电波形不同于国外仿真得到的锯齿波,十分接近于实际测量波形,为深入开展局部放电仿真研究奠定了基础.     

基于SIMULINK的气隙局部放电仿真技术研究

为了解决目前国内外局部放电仿真方法难以计算气隙局部放电暂态过程的问题,利用MATLAB(SIMULINK)的公共模块库和电力系统专业模块库,根据单气隙局部放电仿真物理模型,构造了气隙局部放电仿真计算的电路.研究了气隙放电过程的电压控制方法、分段时间控制方法、线性时间控制方法以及非线性时间控制方法,从而实现了多种控制方式下单气隙局部放电暂态过程的计算机仿真.得到的工频周期内的仿真波形和纳秒级单次放电仿真波形均与实际测量波形比较接近,证明利用SIMULINK可以进行气隙局部放电过程的仿真.该方法具有建模方便、运算速度快等优点,是一种十分有效的方法.     

气隙间距对纳秒脉冲介质阻挡放电的影响

采用平行板电极结构,在静态空气中获得了稳定的大气压纳秒脉冲介质阻挡放电,研究了气隙间距对放电的电特性和放电形态的影响.研究结果表明,随着气隙间距的增大,放电的击穿电压增大,放电的强度减弱,原因是气隙间距的增大减弱了放电空间的电场;同时放电形态由均匀放电逐渐转变为丝状放电,这决定于电子雪崩的发展过程.     

雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电测量与分析

介绍了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的机理与过程,构建了油纸绝缘气隙模型,设计了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的测量系统,采用ORIGIN数值分析软件进行局部放电脉冲的分析与处理,并分析了冲击电压下局部放电主脉冲及波尾多次脉冲的波形特征,探讨了雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电起始电压和平均放电重复率等参数性质.试验结果表明:油纸绝缘气隙模型在雷电冲击电压下的局部放电脉冲分为波头时间的主放电脉冲和波尾时间的多次低幅值脉冲,冲击电压的等效频率很高,在测量信号中存在一个幅值很高的由容性电流引起的电压信号叠加在局部放电信号之上,要进行滤波处理;冲击电压波形的随机性与局部放电信号的随机性导致冲击电压下的局部放电信号分散性很大,需要采用统计的方法进行分析.这些试验结论为油纸绝缘类电力设备绝缘状态评估奠定了基础.     

基于超高频法的GIS绝缘子内气隙放电特性研究

摘要：为了分析和评估GIS中盘式绝缘子内气隙缺陷局部放电的危害程度,提高局部放电检测水平,试验设计了绝缘子内单一气隙模型。用超高频法对局部放电进行了测量,获得了气隙放电起始电压,熄灭电压,局放信号波形。比较了不同电压下气隙局放图谱的特点,分析了气隙放电的发展过程和不同电场下放电的变化规律。试验结合气体放电理论探讨了绝缘内部气隙放电的机理。结果表明：随着电压的变化,绝缘子内气隙发生的局部放电表现出不同的阶段性特征,实验结果对GIS现场耐压试验和缺陷识别具有指导意义。     

基于超声波的XLPE电力电缆局部放电测量与分析

为准确判断电缆附件内部的绝缘状态,避免电缆发生绝缘击穿,对交联聚乙烯(crosslinking polyethylene,XLPE)电力电缆局部放电进行研究。在实验室环境下对尖端放电、气隙放电和沿面放电3种XLPE电力电缆放电类型进行模拟,采用超声检测系统研究了XLPE电力电缆三种缺陷局部放电特性,分析不同缺陷放电超声信号的时域特征和相位谱图特征,研究了不同电压与最大放电幅值、平均放电幅值及放电次数之间的关系,得到典型放电谱图。结果表明:同一缺陷类型在相同条件下放电稳定,重复性好;不同缺陷类型的放电发展过程有所差别,所呈现出来的局部放电谱图、单个脉冲波形、PRPD谱图区别明显。     

高压开关柜内部气隙放电模型及其电场分析

针对高压开关柜中典型的内部气隙放电,建立内部气隙放电有限元分析模型.通过气隙处电场分析,得到该模型的电晕起始电压和电晕层厚度,并研究气隙模型参数对内部气隙处电场分布变化的规律.在此基础上,研制出内部气隙放电模型实物,并搭建高压开关柜局部放电模拟试验平台,测量内部气隙放电模型的电晕起始电压.结果表明:实验结果与仿真结果相近,证明模型有限元分析及实物研制的一致性.     

油／纸绝缘沿面局部放电特性研究

采用局部放电测量方法,研究了油/纸沿面从局部放电起始到贯穿闪络整个过程中局部放电量、放电谱图、放电频率及单个放电脉冲的变化情况.采用两种具有不同老化程度的油样研究了油样在沿面闪络过程中对局部放电测量结果的影响.研究结果表明,在初始电子产生阶段,放电量和放电频率均很小,放电集中在工频峰值处,随着电压的升高,放电量和放电频率随之升高,放电处于工频上升处.当临近沿面闪络时,放电量会迅速增大,放电脉冲呈现脉冲序列形式,会听到较大的放电声.油样的老化会降低局部放电起始电压,并导致沿面放电在流注发展阶段的放电量和放电频率增加.     

人工气隙面积对局部放电特性的影响

为了研究局部放电过程中放电面积对放电特性的影响,通过改变气隙面积来改变放电过程中的表面电荷分布,进而研究其对局部放电强度的影响.当气隙尺寸较大时,流注到达界面后可以自由扩展,放电面积变化范围较大导致放电量变化剧烈.气隙直径减小至1.5 mm后,由于放电面积扩展受到限制,放电量变化范围缩小.当气隙面积进一步减小后,放电量均匀程度进一步增加.用铝箔替代聚乙烯覆盖界面,放电面积保持不变,放电量变化范围达到最小.在气隙直径为0.7 mm时,正负半周期各约有一次放电,且正负放电位置重合,这使得前一次放电的放电量对下一次放电的放电相位的影响变得明显.     

油纸绝缘气隙放电与油中产气规律的相关-回归分析

气隙放电是变压器油纸绝缘局部放电的主要模式,研究其与油中产气规律的相关性对诊断油纸绝缘早期故障的产生及发展具有重要意义.笔者在实验室设计了变压器局部放电模拟实验系统,采用升压法,在60℃油温条件下研究了气隙放电及其发展特征,利用主成分分析方法从29个局放统计算子中提取出6个相互独立的主成分因子;利用相关-回归分析得出了变压器油中产生的6种溶解气体含量与6个局放主成分因子线性相关;拟舍得到了6种气体含量与6个主成分的多元线性回归模型,为进一步探讨变压器早期局部放电发展与油中产气规律之间的关系提供了一种新的思路.     

凝聚相炸药爆轰波冲击空穴塌陷过程的高精度数值模拟

利用高精度数值格式对凝聚相炸药爆轰波冲击空穴塌陷过程进行了研究. 采用RGFM和Level-set相结合的物质界面处理方法,克服了爆炸流场中高密度比、高压强比的物质界面容易引起数值振荡这一问题. 采用5阶WENO高精度有限差分格式进行空间离散,采用3阶TVD Runger-Kutta法进行时间离散,开发了高精度动态并行程序,并运用该程序对凝聚相炸药爆轰波冲击空穴后的塌陷过程进行了数值模拟,给出了PBX-9404炸药在不同入射压力下的起爆距离及冲击起爆过程中的压力历史曲线图,并分别与实验结果对比后进行了验证. 对凝聚相炸药中的空穴塌陷过程进行了高精度数值计算,给出了不同时刻的密度、压力和粒子速度云图,研究结果表明由于空穴的存在,爆轰波的传播过程中会在空穴处形成射流现象以及密度和能量的汇聚,进一步产生高温高压的热点.      

基于细观损伤理论的刚塑性有限元方程

有限元软件一般将变形体当作致密体进行分析,很少考虑金属空穴损伤对成形极限的影响．基于Ｇｕｒｓｏｎ－Ｔｖｅｒｇａａｒｄ空穴型材料塑性势方程,利用正交法则在刚塑性材料的Ｌｅｖｙ－Ｍｉｓｅｓ流动规则中引入了空穴损伤对应力－应变率场的影响,给出了空穴增长率计算方法,推证了含空穴材料的刚塑性变分原理与含有空穴体积分数的有限元列式,考虑了空穴体积扩张对成形过程的影响．为研究体积成形时材料损伤、裂纹起裂及扩展奠定了基础．     

Void Morphology in 3-D Braided Preform/phenolic Composites

Improved Resin Transfer Molding (RTM) technology and equipment were established.Void content and morphology of the 3-D braided preform/phenolic composite were investigated using different RTM processes.The results showed that void content of the vacuum and compression co-assisted RTM process was the lowest.Void morphologies of the specimen cross-section were analyzed with metallographic microscope.In traditional RTM process,the crack of cross-section was in evidence.In vacuum assisted RTM process,the void s...     

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.     

基于脉冲响应法识别混凝土面板与土体界面脱空试验

研究了脉冲响应法在识别混凝土面板脱空中的应用.介绍了混凝土面板脱空危害,分析了现有检测方法的局限性;阐述利用脉冲响应法进行混凝土面板脱空无损检测的基本原理和优点;利用该法进行混凝土面板脱空检测的模型试验研究.试验中采用在模型土体上现浇的混凝土板,并在板上布置传感器,通过力锤敲击混凝土板产生应力波,利用传感器采集混凝土板的动态响应且进行相应的数据处理和分析,进而得到混凝土板下方的脱空情况.检测结果与板下实际脱空情况的对比表明,运用脉冲响应法检测板下脱空在实践中是可行的,且效率较高,操作简便.为今后检测混凝土面板脱空和评价脱空修复效果提供了一种新途径.     

基于体视学原理砂土孔隙组构的图像分析

基于体视学原理定量描述孔隙组构的数学框架,采用归一化思想重新定义组构张量,提出了砂土孔隙组构描述的新方法.该方法用平面张量的第二不变量定义幅值参量来描述孔隙各向异性的大小,用其分量定义方向参量来描述各向异性方向,用这两个标量描述平面孔隙分布规律.采用多种图像处理技术消除砂样SEM图的一些干扰因素,优化得到清晰的二值化图像.砂样SEM图像分析表明:不同角度的平行测试线可以用于测量平均孔隙率,但无法测定其平面孔隙分布,环形测试线则可较好描述孔隙的空间分布规律.新方法用两个标量来描述平面孔隙分布,随孔隙空间几何关系变化,自然退化为现有张量的描述形式.图像分析验证了新方法描述的合理性.     

排水沥青路面空隙空间信息获取方法

为了获取路面空隙的空间信息和评价空隙在沥青混合料中的作用,基于沥青混合料的非均质、多相和多层次特征及其空隙的不规则、无序状态,通过对空隙率、空隙形貌、空隙直径、比表面积和空隙级配等参数的空间分布性状进行分析,发现空隙直径可以与渗透模型直接建立关系;通过对统计学方法、拓扑学方法、分形几何方法、重正化群方法和谱密度方法等数学方法的基本思想、应用范围及其局限性的比较分析,发现可以用分维数的大小来精确表达空隙的空间分布状态;通过对压汞法、气体吸附法、X射线层析摄像法、小角度X射线散射法和光学法等试验方法的设备原理、适应条件和结果精度进行对比研究,发现压汞法中由汞的压力曲线可得到一定空隙直径范围内的累计空隙体积;X射线层析摄像得到的无损图像经增强、分割和提取后可定量计算空间空隙的分布函数。实例分析结果表明,空隙直径是空间空隙的有效表征参数,分形几何方法和X射线层析摄像技术能定量地研究空隙的空间模型。     

垂直上升气液柱塞流中含气率分布

针对柱寒流含气率分布不明确的问题,在分析现有试验数据基础上,以含气率为标准提出柱塞流新的划分方式,建立柱塞流物理模型.综合考虑含气率径向和轴向的分布,对柱塞流含气率和过渡段长度的分布规律进行研究,并进行误差分析.结果表明:过渡段长度和含气率的分布主要受表观含气率的影响;过渡段长度在径向上的衰减主要由气液两相流速关系决定;含气率以及过渡段长度分布的计算值与试验值符合较好.