非均匀电场下原油乳化液脱水特性

为了提高陆上及海上原油平台的脱水效率,利用同轴圆柱电极结构开展了乳化液在非均匀电场下的脱水特性研究;通过分析水滴在非均匀电场中的极化特性,建立了水滴极化及受力模型,分别对水滴运动、聚结和破裂的动力学特性进行了分析。研究结果表明:随着非均匀系数的升高,乳化液脱水速度增大;在一定范围内提高电场非均匀系数有利于乳化液最终含水率的降低,但电场非均匀系数过高容易造成电分散。在非均匀电场中,水滴受到的介电泳力和水滴之间的偶极聚结力与电场场强、水滴半径、电场的非均匀系数成正比,与水滴距电极中心的距离和水滴之间的距离成反比。水滴电分散场强与水滴电荷面密度、水滴粒径、表面张力有关,当水滴发生荷电后,其电分散场强减小。所建立的非均匀电场脱水模型较好地解释了电脱水试验现象,可为高效电脱水器的设计提供依据。     

改善不均匀电场的非线性复合材料研究进展

电场分布不均匀现象是高压电力绝缘设备及部件广泛存在的难题,给高压设备的设计、制造带来很大的技术难度和成本,并且危及设备长期运行的安全可靠性。采用具有与外加电场相关的非线性压敏电导或介电特性的复合材料,可以实现材料性能参数与空间电场大小的自适应匹配,达到智能地改善绝缘介质空间电场分布均匀性的效果。为此,详细综述了用于改善电力绝缘不均匀电场分布的非线性电导复合材料在国际上的基础和应用研究成果,并指出了该领域预期的发展方向是研究兼具非线性电导和介电特性的"smart"复合材料,实现自适应调控电力设备内部的电场分布。另外迫切需要揭示纳米颗粒与绝缘材料的界面特性及界面模型,为进一步调控绝缘材料的电场特性等提供理论支撑。     

非均匀和均匀电场下液滴的形变及运动行为

电场作用下液滴形变及运动行为是电脱水机理研究的重要内容,为了研究不同电场类型下液滴的运动特性,基于相场方法建立了液滴在均匀与非均匀电场下的仿真模型,研究了油中液滴在形变、位移过程中电荷密度和电场力的分布以及液滴的聚结情况,通过实验观测分析了液滴在均匀场与非均匀场中的形变以及运动行为。研究结果表明,液滴在非均匀场中不仅发生如同在均匀场中的形变,而且会在介电泳力作用下向电场集中区域发生移动;液滴表面极化出的电荷密度以及其所受到Maxwell应力从液滴中部向两端逐渐增大,在均匀电场中对称分布在液滴两端,而在非均匀电场中靠近电场集中区域的电荷密度和Maxwell应力最大;在一定范围内提高电场强度,液滴在非均匀电场中的接触机率比均匀场中的大,受到的偶极吸引力增大,使液滴间的聚结速度大于均匀电场中的聚结速度,但过高的电场强度容易使液滴破裂。     

非均匀电场测量系统的研究与设计

当输电线路跨越民房或蔬菜大棚等时,下方电场因复杂环境的畸变作用而分布不均,敏感点内狭小区域电场的准确测量成为电磁环境研究的关键问题.目前,国内对非均匀电场测量原理和系统研究较少,文中结合现有系统测量原理和方法,通过球形和盒形两种测量系统对电场的影响结果分析,设计了球面上三对沿X、Y、Z轴相互垂直排布的用于狭小空间测量的非均匀电场测量系统,结合悬浮体电场测量原理分析非均匀电场值计算方法,仿真验证了非均匀电场测量误差在10％以内.测量系统实际测量误差在8％以内,从而有效的验证了小尺寸测量系统可有效测量非均匀电场.     

不均匀电场造成绝缘电缆放电原因分析

根据笔者经验总结,绝缘电缆发生放电现象有三种基本原因：一是必须有不均匀电场存在,二是绝缘距离不达标,三是绝缘介质不合格。笔者根据以上经验成功解决了实际问题,现介绍如下。     

利用PDE tool box计算电场不均匀系数

利用PDEtoolbox求解尖—板电极结构的电场不均匀系数,通过数据拟合方法得出电场不均匀性和电极几何参数的关系,其结果表明;电场不均匀系数f随电极间距d的增加而变大,随曲率半径r的增大而减小,受电极圆柱部分长度L和电极圆柱部分半径R的影响不大。PDEtoolbox不仅为求解电场不均匀系数带来了方便,同时使计算结果图形化、直观形象。     

均匀电场中聚丙烯电老化机理的研究

以往在常压下进行电老化试验,由于电晕和热氧等侵蚀试样表面,使介质因表面损坏而劣化。本文在高真空下使聚丙烯(PP)薄膜处于均匀电场中,进行电老化试验。采用了红外分析、热重分析和光电导技术分析了老化前后介质化学结构的微观变化。试验结果表明,PP的击穿强度随老化时间的增加而降低,其原因在于老化使PP发生降解,产生大量自由基和裂解成小分子,生成低密度区。且聚丙烯材料内电荷的深陷阱密度增加。     

变频器供电电动机的电场均匀系统的热性能

随着温度的提高。很多电场均匀带的表面电阻率和半导电性能表现出稳定性差。     

极不均匀电场中负直流电晕放电紫外特性

为了对极不均匀电场中负直流电晕放电强弱进行评估,必须对电晕放电产生的紫外光子计数进行定量分析。通过棒-板电极中负直流电晕放电进行了Trichel脉冲频率、电晕电流及紫外光子计数的测量,得到了试验电压、Trichel脉冲频率、电晕离子电流与紫外光子计数之间的相互关系。试验结果表明,在距离放电点相同距离、相同增益时,Trichel脉冲频率与试验电压近似呈线性关系,且在不同棒-板距离时,试验电压对脉冲频率的影响梯度基本相同,在3.6~4.2之间;紫外光子计数与试验电压及Trichel脉冲频率均近似呈2次方关系,而且紫外光子计数与频率在一定电极距离范围内存在固定函数关系。这一结论为紫外仪在电晕缺陷检测方面奠定了基础。     

基于均匀电场的消雷器应用效果分析研究

在自然界中,雷击是一种较为常见的灾害,每年都会造成很多的人员伤亡和设备损坏。而传统避雷针存在较多问题,如保护范围小和存在感应过电压等,现场尝试采用基于均匀电场的新型消雷器进行雷电防护,但是该装置的防护效果一直存在争议。因此利用有限元软件COMSOL对该装置的防护效果进行分析,建立消雷器电场仿真模型,分析其在雷云天气下的周围电场分布,并将其放电现象简化成针板电晕放电,再加入横向风的影响,最终得到不同风速下中和电荷的传递效率。通过这些研究对该装置能否有效防雷展开分析,经仿真研究考虑到该装置的使用效果与自然环境关系密切,同时有效的使用条件较为苛刻,目前须谨慎采用消雷器在现场使用。     

均匀电场作用下绝缘材料表面流注发展研究综述

绝缘子沿面闪络是输电线路设计和运行中面临的重要问题。流注的产生和发展是绝缘发生先导和闪络前的重要阶段,研究绝缘材料表面流注产生和传播对输电线路绝缘的设计和优化有很重要的意义。绝缘材料流注发展研究采用的实验装置是"三电极"结构,两个极板平行放置用以产生均匀电场,绝缘材料垂直放置在两极板之间,与下极板绝缘的针尖通以脉冲电压产生流注放电,均匀电场中流注的发展很少分叉,可以忽略空间电荷的影响。基于此,综述了绝缘材料表面流注发展的研究现状,介绍了绝缘材料性能、材料外形、外加电场、外加脉冲电压幅值等因素对绝缘表面流注发展的影响,总结了近年来绝缘材料表面流注发展所取得的成果,也提出了研究中尚不能合理解释的现象以及有待深入研究的问题。     

不均匀污秽下110 kV绝缘子串电场分布

研究了110 kV XWP-160绝缘子在洁净和污染条件下的电位和电场分布，分别在洁净、均匀污染和不均匀污染条件下对绝缘子串进行了COMSOL仿真，设置了不同污秽等级。模拟过程中发现，电场分布整体“马鞍”形状，中部电场较低且平稳；贯通电极的湿污秽有使高压电极附近电位分布变平缓的趋势，电位分布均匀，且污秽均匀时效果较好；随着上下表面不均匀程度的增加，瓷绝缘子串闪络电压增加，因为各畸变电场位置很难形成放电。研究结果将进一步加深对XWP-160绝缘子在各种不均匀污秽环境下的性能的认识。     

基于紫外成像技术的极不均匀电场电晕放电

为监测电气设备外绝缘缺陷、灵敏观察和准确定位电晕放电,以紫外光谱特征量为量化电晕放电强度的表征参数,以相同工频电压等级下的放电水平和电晕脉冲电流峰值作为量化比较参数,在基本相同的大气条件下,利用紫外成像技术试验研究了极不均匀电场工频电压下电晕放电。结果表明,电晕放电强度量化表征参数与量化比较参数之间的对应关系很好;表征参数可反映电晕放电的几个阶段;结合紫外成像反映的放电形态,可分辨电晕放电过程的各阶段,且紫外光谱特征量在电晕放电过程各阶段的分布具有一定的统计规律。最后提出选取流注放电阶段的紫外光谱特征量交集作为空气间隙击穿的注意范围判据。     

不同排列的金属球在均匀电场中的仿真研究

大量研究已证明导线表面状态会极大影响导线的电晕性能,但微观层面上是如何影响电场分布的研究并不充足。因采用均匀电场可以更好地关注颗粒本身相互影响的规律。计算了在平行板电极形成的均匀电场中,不同排列的球状金属颗粒放置在电压极板上的影响,当金属球成一字排列时,随着数量的增多,最大场强值和最大面电荷密度都会被削弱,趋向一极限值,并根据数量-场强曲线拟合了公式。当3颗球一字排列时,中间球正好位于两边球中心时削弱作用最强,且两边球距离越近效果越明显;当金属球按正多边形排列时,数量越多削弱越明显,距离越近削弱越明显。1颗金属球在距离极板不同高度时,金属球靠近但未接触极板时场强最大。计算证明并非金属球越少电场分布越好,为优化导线表面状态、去除瑕疵提供了理论基础。     

稍不均匀电场中绝缘子附近导电微粒受力分析

建立稍不均匀电场中绝缘子附近的自由导电微粒所受作用力的2-D计算模型,通过对微粒表面Maxwell应力张量进行计算,得到微粒在电场中所受的静电力。改变电极倾斜角、绝缘子材料以及绝缘子的外形,对影响自由导电微粒运动的因素进行了分析,结果显示通过减小高压电极倾斜角度,减小绝缘子材料的介电常数,并采取合适的绝缘子外形, 可减小微粒受到的向上的静电力和微粒受到的指向绝缘子方向的水平静电力,从而可以减小微粒浮起和附着于绝缘子表面的概率。     

非线性复合材料对不均匀电场的改善效果仿真分析

为改善绝缘介质空间电场的分布,针对实际运行中高压试验所采用的针-板电极以及330 kV电力系统中复合绝缘子的不均匀电场,建立其仿真模型,分析探讨了非线性复合材料对不均匀电场的改善效果及其内在作用机制。在直流和交流电压作用下,采用非线性复合材料局部替换高电场强度区域的绝缘材料,则其轴向电场强度最大值与平均值之比分别从9.06和5.22降为1.03和1.77。仿真分析结果表明,非线性复合材料可以有效改善绝缘介质空间电场分布;采用局部替换的方法可以使得绝缘材料的介质损耗和泄漏电流相对较小。     

非均匀电场中气固混和体直流电晕特性研究

实验研究了非均匀电场中流化床状态气固混和体的直流电晕特性 ,观察了Al2 O3 气固混和体和聚丙烯气固混和体在不同极性、不同电压下的电晕波形。关于电压极性、占空比以及间隙距离对两种气固混和体起晕电压影响的实验发现 ,起晕电压随占空比增加而降低 ;正极性下Al2 O3 气固混和体的起晕电压比聚丙烯气固混和体低 ,而负极性下则相反     

气中液滴群在均匀场中的局部电场分析

针对气中液滴群在均匀场中的起晕电场计算问题 ,利用偶极子近似讨论了局部电场与浸入相液滴占空比、粒径以及介电常数的关系。     

均匀电场重频脉冲作用下的水中气泡击穿

均匀电场重频脉冲作用下处理室放电问题是高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)技术遇到的难题。目前现有水中空气泡的击穿研究无法说明这种平均电场强度较低(<70 kV/cm)的情况下的击穿现象。为了解决这一问题,设计了金属平板电极与水溶液电极间的气体击穿实验,利用等效实验研究了有水溶液电极的大气压下短间隙(<1 cm)的气体击穿现象。通过实验得到了液体做电极的空气气隙的击穿电压,证明了阴极种类以及重频脉冲参数对击穿电压的影响,得到了均匀电场作用下水溶液中气泡的内部电场与气泡形状参数和气液介电常数的关系式。研究结果表明PEF处理室的完全击穿是由水溶液中的气泡击穿所引起的,受阴极二次电子发射系数γ的影响,并预测了水中空气泡击穿场强,为合理设计PEF处理室提出重要参考依据。     

稍不均匀电场中SF6气体的工程击穿场强

介绍国外一些对在稍不均匀电场中SF6气体的工程击穿场强的研究现状，并说明了电场均匀程度的一种判断方法。