用于电晕放电远距离探测的螺旋天线的研究

为了降低输入噪声水平,实现在自然环境下对高压、特高压输电线上电晕放电的远距离探测。在实验室环境下搭建电晕放电实验平台,观察得到电晕放电信号具有频率分布广、信号幅度小、随机性强等特点。在自然环境下某放电强烈的超高压输电线附近的噪声和电晕信号进行了测试,确定信噪比最大的测试频段为200MHz—300MHz。以此为基础,仿真设计了中心频率为250MHz的高增益螺旋天线。根据仿真参数实际制作的螺旋天线,与仿真相符,并成功探测到实验场环境下约140米左右的电晕放电信号。此天线的设计与研制为进一步研究高压、特高压输电线远距离电晕放电探测技术奠定了基础。文中涉及到的电晕放电信号特征及探测方法对相关领域研究人员,具有重要的参考价值。     

电晕放电辐射场的测试与分析

为研究电晕放电辐射场的特性,首先对电晕放电电流进行了理论分析和测试研究,设计了电晕放电的实验室模拟系统,然后利用测试系统和测试天线进行电晕放电室内外测试,得出实验数据,最后利用时频分析方法进行数据处理,得出电晕放电辐射场的特性.     

小型化对数周期天线研究

本文探讨减小对数周期天线尺寸的方法。设计、计算一种工作在VHF波段的锯齿形振子构成的对数周期天线,并将之与一般的对数周期偶极天线进行比较。     

水平对数周期天线振子杆裹冰模拟试验

为研究水平对数周期天线振子杆的抗裹冰能力,以某地区天线的振子杆为研究对像,进行了裹冰模拟试验和仿真分析。结果表明,改进设计后振子杆无损坏,可满足重裹冰区的裹冰要求。试验数据同时还验证了理论分析结果的可使用性,两者的变化趋势一致,振子杆最大节点位移出现在工况二下第4节末端为347.55 mm,与仿真结果相对误差为5.87%。表明在条件不允许做试验的情况下,可通过仿真代替试验指导设计,该方法方便快捷经济。     

基于MATLAB语言的水平对数周期天线成形分析

水平对数周期天线是一种应用广泛的宽波段行波定向天线。由于水平对数周期天线阵具有宽频带、高增益、低仰角辐射等特点,具有良好的远距离通信性能,被广泛用于通信、导航、广播等领域。针对水平对数周期天线几何非线性的特点,首先对振子水平拉力和边索进行了分析。将MATLAB语言应用在水平对数周期天线的成形计算中,并将计算结果作为天线成形和工程应用提供数据支撑。计算方法经过了实际工程验证,结果表明成形计算效果比较显著,适用于大多数水平对周天线结构的成型分析计算。     

用于电晕检测的高光效紫外光学系统设计

为了实时监测高压电晕放电,需要一种灵敏、便携、可普遍推广使用的电晕检测设备.通过需求分析,采用日盲区响应波段的紫外火焰探测器感应进入系统的光子数来评价电晕放电强度。为提高探测灵敏度,设计了一套由单片双凸球面透镜、超半球固体浸没透镜和紫外探测器构成的紫外光学系统。该系统结构简单紧凑,有较大的能量汇聚比,提高了系统的探测能力。通过Matlab计算和Lighttools仿真设计,原理样机测试结果验证了该设计完全满足使用需求。     

对数周期天线方向图的矩量法估计

在宽带二维波达方向估计系统中 ,天线阵列的方向图估计将直接影响波达方向估计的算法及精度。该文从天线辐射的积分算子方程出发 ,采用矩量法和快速多极算法(FMA) ,计算并分析了对数周期天线的方向图和阻抗矩阵 ,计算机仿真及天线外场实测表明 :理论计算方向图与实测天线方向图数据在 E面有较好的一致性 ,而在 H面 ,仿真方向图和实测方向图数据有一些差别 ,这些差别主要由矩量法的物理模型所引起。对数周期天线方向图矩量法估计的完成 ,为宽带二维空间波达方向 (DOA)估计系统天线阵列的工程设计提供了理论基础     

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.     

电晕放电辐射场实验研究

针对带高压物体的电晕放电辐射信号的时域、频域特征开展研究,对静电电晕放电电流、辐射场进行了理论分析,设计完成了静电电晕放电电流及辐射信号实验.研究发现,不同极性电晕放电的辐射场波形测试有明显差别:实验条件为负极性时,先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流.实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用电晕放电针与直流高压源直接相连的实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布集中在20～100 MHz;利用孤立导体电晕放电实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率分布集中在200～600 MHz.结论对于研究带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有很好的参考价值.     

一种天线同步自动折展装置设计与分析

针对硬对数周期天线的自动折展问题,提出一种天线同步自动折展装置,并进行相关设计与分析。该装置主要通过转轴、转盘、拉绳的传动,使旋转架带动天线振子转动,以实现各天线振子的收拢或展开;考虑到各天线阵子的同步收展,增设保护装置。通过对装置的受力和误差分析,结果表明在模拟风载作用下不会影响硬对数周期天线的精度。研究内容为实现天线收展过程的自动化,各天线振子的同步收拢,且高效、准确的收展提供了可行性方案。     

电晕放电成像机理的研究

叙述了电晕放电成像的基本过程,根据气体放电流光传播的自持条件,建立了电晕放电成像的基本模型。在此基础上计算了流光传播距离和传播时间,计算结果与实验基本吻合,在理论分析和实验的基础上,提出获得清晰的电晕放电成像的关键是采用ｎｓ量级的窄脉冲放电技术。     

电晕耦合无声放电脱硫脱硝反应器结构模拟

为给非热等离子体烟气脱硫脱硝提供理想的反应器,分析了电晕耦合无声放电结构,并通过数值模拟对比研究了它与电晕放电结构的静电场分布特征。通过对比分析电晕放电结构和无声放电结构产生的非热等离子体特点,发现电晕耦合无声放电结构是一种理想的大气压非热等离子体产生结构,同时分析了电晕耦合无声放电结构及其优点。通过耦合放电结构和电晕放电结构的静电场数值模拟,发现阻挡介质板的加入提高了放电区域的电场强度,放电区域内电场强度的增大有利于流光放电的发生,同时提高了折合电场强度,进而提高了放电产生的电子能量,有助于生成更多的活性自由基。     

基于弱环境力微型引信低压驱动固态保险设计

为解决传统机电引信在弱环境力条件下无法实现保险解除及传统固态开关无法实现低压驱动（5~35 V）的问题,提出了基于硅基MEMS加工工艺与电晕放电效应的微型引信固态保险设计.结构采用微米尺度设计思想,实现固态保险与引信控制系统能量与信息联通.通过建立电晕放电数学模型,借助COMSOL等有限元分析方法,完成基于低电压驱动的固态保险控制层设计,并结合实验室静态测试实现控制层平均驱动电压（33.1 V）设计.结合电容放电模式与电学与焦耳热仿真,其中,电容储能指标（10 V,10 μF）.完成执行层在不同电流强度环境下结构设计.借助MEMS加工工艺,最终实现弱环境力微型引信固态保险设计与制备.      

高压电晕电场放电特性的研究

研究了用于转基因的电晕电场在放电中针尖间距和针-板间距的变化对放电电流、放电输出功率和输出稳定性的影响.比较了多针-板与单针-板电晕放电的伏安特性.实验表明:针尖间距越大,电晕电流越大,当针尖间距大于20 mm时,电晕放电输出功率增长趋缓;当针尖间距为20 mm时,电晕放电可稳定输出较高的功率.针-板间距越小,电晕电流越大,当针-板间距为25 mm时,电晕放电输出功率最大.     

磁增强雾化电晕放电烟气净化器研究

分别进行了雾化电晕放电和磁增强电晕放电的实验研究。采用接地极雾化,通过雾化电晕放电和水的循环利用,实现长期、高效并且无污水排放的静电除尘,对雾化电晕放电静电除尘器的构造、放电特点、雾化电晕放电伏-安特性、雾化状态和电极清洗效果均进行了实验研究;通过在电晕区附近加一个局部磁场,使电晕区内的自由电子形成拉莫运动,从而提高放电电流,提高荷电区内自由电子和负离子浓度。比较了磁增强预荷电器和传统预荷电器的荷电效率,初步探究了磁增强电晕放电的放电机理。为磁增强雾化电晕放电烟气净化器的研究提供了理论基础。     

脉冲放电激发反电晕的研究

针对高压脉冲电源反电晕放电进行实验研究。采用正极性固态Marx脉冲发生器作为放电电源，以中间添加蜂窝介质的针板作为放电电极，设置正极性矩形高压脉冲输出电压为0～20 kV可调，工作频率为0～1000 Hz可调，脉冲宽度为10～500 μs可调，进行反电晕放电实验，并根据电源和电极参数对影响放电电流大小的因素进行分析。进一步，在相同放电电极参数条件下，将高压脉冲反电晕与直流反电晕进行了对比研究。研究结果表明：介质厚度、针板间距、脉冲宽度和放电频率均对反电晕放电电流有一定影响；在脉冲放电频率为100～1000 Hz时，发生反电晕的相同电压下，脉冲反电晕放电电流大于直流反电晕放电电流，证明高压脉冲激发反电晕放电效果更好。     

磁场对电晕放电电场及细小粉尘荷电的影响

磁增强正负电晕放电用于细小气溶胶颗粒荷电,研究结果表明,磁增强正负电晕放电预荷电器对细小粉尘的荷电是有效的;磁增强正电晕放电预荷电器的荷电效率低于磁增强负电晕放电预荷电器。与传统的电晕放电相比,磁增强正负电晕放电中电晕区附近积累更多的正离子,使得空间电荷对极间电场的影响增强;在磁增强负电晕放电中,负离子的浓度再次被提升,更有益于细小粉尘荷电;在磁增强正电晕放电中,电晕区中的电场强度被削弱,而荷电区中的电场强度被增强。分析认为,磁增强正电晕预荷电器的效率比传统正预荷电器要高。     

检测高压电缆附件局部放电用超高频蝶形天线的研究

针对电缆附件的结构及附件内部易发生绝缘故障导致局部放电的特点,设计了用于电缆附件局部放电信号检测的内置超高频超宽带蝶形天线传感器.仿真和实测表明,该蝶形天线的有效工作频带为350～585 MHz.模拟实验表明该天线传感器灵敏度高、性能优越,能在有效频率范围内检测到局部放电信号,可以用于电缆附件局部放电超高频信号的检测.     

雾化电晕放电静电除尘的实验研究

采用模拟除尘装置,对雾化电晕放电和干式电晕放电的电晕起始状态、伏-安特性和除尘效率进行了比较,对雾化电晕放电中新的放电特性和除尘机制进行了分析.实验表明,在相同电压和较高烟气流量条件下,除尘效率从干式负电晕放电的78.2%提高到雾化负电晕放电的84.2%.其中雾化负电晕放电更适合应用于烟气中颗粒污染物的去除,而雾化正电晕放电中扩大的低温等离子区对雾化循环水的净化起到重要作用.     

直流电晕放电特性分析

电晕放电产生的空间电荷在电场中的运动形成电晕电流。电晕电流产生的线路损耗会增加输电成本,对线路通道的电磁环境造成干扰。建立自洽的等离子体模型和简化的电晕放电模型,放电通过施加到内部电极的高压直流电源在同轴配置的两个电极内持续进行。从微观角度分析大气压下干空气中的正负电晕放电的物理过程,重点研究负极带电粒子的产生和输送,以及如何转化为放电的电流-电压特性。结果表明：电晕放电主要在电离区和传输区进行,正负电晕放电特征各不相同,两种模型下获得的电势和空间电荷密度计算结果具有很好的一致性。在负电晕放电中,电子是能量传递的主要载体,电荷分离不会使外加电势的分布发生形变。