Estimation of Surface Roughness due to Electrode Erosion in Field-Distortion Gas Switch

Field distortion gas switch is one of the crucial elements in a Marx generator, fast linear transformer driver and other pulsed power installations. The performance of the gas switch, which is dramatically affected by the surface roughness due to electrode erosion during the discharge process, directly influences the output parameters, stability and reliability of the pulsed power system. In this paper, an electrode surface roughness (ESR) calculation model has been established based on a great deal of experimental data under operating current. The discharge current waveform, the peak height of the burr, the radius and the depth of etch pits in the electrode erosion region were used to predict the ESR. Also, experimental results indicate that this calculation model can effectively estimate the ESR of the test gas switch.     

用于纳秒脉冲高压测量的同轴型电容分压器

阐述了电容分压器的电路原理,根据同轴型电容分压器的容值计算公式计算了电容分压器的理论分压比,研制了一种用于测量上升沿小于10 ns脉冲高压的同轴型电容分压器,并利用方波源和电阻分压器对其进行了标定。实验测试表明,该电容分压器满足测量要求,能很好地测量快前沿的陡脉冲电压信号。     

快放电直线变压器型驱动源用场畸变型低电感气体火花开关

快放电直线变压器型驱动源（FLTD）是组建大型脉冲功率源的新技术,作为其中的关键器件,气体火花开关的动态工作特性对FLTD驱动的负载电流参数有重要影响。为了减小开关电感,简化开关结构,设计了一种三电极场畸变气体火花开关。根据开关内部充电过程和触发过程电场分布的数值计算结果,优化了开关结构,并对开关的静态充电特性和动态触...     

多级多通道气体火花开关的同步放电特性

具有广阔应用前景的气体开关是快脉冲直线型变压器(LTD)这种新型初级储能脉冲功率源的关键部件,为提高其工作性能,对多级多通道气体开关多路同步放电特性进行了初步的实验研究。在优化设计标称电压200kV多级多通道气体火花开关的电极支撑结构后采用绝缘子内抠槽平面支撑结构,使用圆环形凸面结构电极代替圆环形平面电极。利用电磁场分析软件计算开关的电场分布表明:直流高压作用下,开关各间隙电压分布较均匀;触发脉冲作用下触发间隙电场畸变明显。10只开关的同步放电实验研究结果表明,10只气体开关的自击穿特性和触发特性有一定个体差异,其中5只开关并联放电同步性能良好,输出电流脉冲能有效叠加;工作气体为0.14MPa氮气,正负充电60kV,5只开关并联放电,能够产生上升沿约100ns,峰值约100kA的电流脉冲。     

基于热路模型的干式变压器绕组热点温度计算

环氧浇注式干式变压器具有环保、防火防爆、免维护等优点,广泛应用于配电网中.但其封闭的结构,易导致绕组热点温度超标,对变压器绝缘寿命构成威胁,因此对环氧浇注式干式变压器绕组热点温度的预测和计算已成为国内外普遍关注的重点问题.针对SCB10-400/10型干式变压器,建立了等效热路模型,研究在自然对流和强迫对流两种不同散热方式下环氧树脂材料的导热系数和绕组绝缘层厚度对绕组热点温度的影响.研究结果表明,随着环氧树脂导热系数的增大,绕组热点温度降低并趋于稳定;强迫对流散热相比于自然对流散热,低压绕组热点温度最大降低34.48％,高压绕组热点温度最大降低24.14％;低压绕组的层间绝缘厚度减小对低压绕组的热点温度影响不大,但高压绕组的包封绝缘厚度减小可显著降低高压绕组的热点温度.     

采用频域介电谱法的高压干式套管屏间局部绝缘劣化诊断

干式套管作为变压器的重要组成部分,屏间局部绝缘劣化时有发生,严重威胁变电站的安全运行。为进一步研究干式套管屏间局部绝缘劣化的现象,构建了实验模型,通过并联电阻的方式模拟了屏间局部绝缘劣化的现象,并基于频域介电谱(frequency-domain dielectric spectroscopy,FDS)对其在室温下进行了相应的诊断。结果表明,随着屏间局部绝缘劣化的发展,套管电容和介质损耗因素的频响曲线存在明显的过渡过程,在绝缘劣化发生的早期,工频检测方法有效性较低,而FDS的有效性则较高,且测量频率越低,对屏间局部绝缘劣化早期缺陷的检出效果越好。此外针对tanδ-f曲线中出现的快速下降段,修正了CIGRE套管模型,计算结果与实验结果一致性较好。     

波前时间对GIS典型绝缘缺陷放电特性的影响

为了解GIS各类绝缘缺陷在遭受过电压侵袭时的状况,研究了冲击电压波前时间对GIS典型绝缘缺陷50%放电电压(U50)以及伏秒特性的影响。实验发现,表面附着金属微粒的绝缘子和棒–板间隙U50随波前时间增加呈U形变化趋势;而同轴母线附着针凸起间隙的U50随波前时间增加近似呈线性增长,并逐渐趋于稳定值。研究了波前时间对伏秒特性的影响,实验发现,棒–板间隙伏秒特性曲线形状随外施电压波前时间变化而变化,且间隙距离d增加,最低击穿电压升高,U型伏秒特性曲线拐点有右移趋势。当缺陷类型为同轴母线附着凸起物时,随着波前时间增加,击穿电压分散性变大,伏秒特性曲线也变得平坦,且凸起物为针时,随着针长l增加,击穿电压降低,分散性变小,击穿发生在曲线拐点之后的概率增大。分析可知,可用空间电荷的形成、迁移以及复合状况来解释以上实验结果。     

高海拔地区紫外线辐射对复合绝缘子表面憎水性的影响机制

复合绝缘子具有优异的表面憎水性及防污闪性能,在输电线路尤其是架空线路中得到了广泛应用。大跨度、长距离输电线路中的部分复合绝缘子运行在高原、山地等高海拔地区。该地区大气稀薄,导致紫外线辐射强度极高。高强度紫外线辐射将破坏复合绝缘子优异的表面憎水性,造成高海拔地区输电线路污闪事故率大幅上升。通过对复合绝缘子样品分别进行持续4000h的UVA、UVB、UVC紫外线辐射试验,结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)检测、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)检测等检测手段,获得了不同波长紫外线对复合绝缘子表面憎水性的影响规律,认为UVC紫外线为造成复合绝缘子表面憎水性丧失的主要因素,并最终提出了具体的影响机制。     

FLTD气体火花开关自放电特性

快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)是目前经济、高效构建大型脉冲功率源的重要技术途径,但其多“子块”串并联的电路拓扑对开关提出极严苛的技术要求。针对多开关同步时系统自放电概率骤增的难题,开展FLTD气体火花开关自放电特性研究。选取三电极场畸变和多间隙两种典型开关结构,在±100 kV条件下研究放电电流和开关结构参数对自放电概率的影响规律。研究结果表明,29 kA脉冲电流多次作用下,三电极场畸变开关和六间隙开关自放电电压均服从Weibull分布,三电极开关放电分散性约4%,而六间隙开关放电分散性超过15%,两类开关均出现较明显的提前放电现象。分析认为开关放电分散性大与中间电极悬浮导致间隙电压分布不均有关,采用电阻强制均压的方式,三电极场畸变和六间隙多通道开关放电分散性明显减小,分别减小至2%和5%。     

一种多间隙气体开关击穿特性的实验研究

快前沿直线型变压器驱动源(FLTD)是一种可以直接获得100 ns脉宽的脉冲功率源新技术,在Z箍缩、闪光照相、强激光和高功率微波方面具有重要应用。为了寻求用于FLTD的多间隙气体开关的合适结构,设计了一种场畸变多间隙气体开关。该开关含有6个间隙,各个间隙距离相等,开关间隙总长度为30 mm。开关中间电极为锚式固定结构,每个电极由3只螺钉固定在绝缘筒壁内侧,数值计算了开关的电场分布,实验研究了开关的自击穿及触发特性。结果表明,开关自击穿特性曲线与经验公式曲线基本符合,自击穿电压的分散性<3.2%;在工作系数为50%时,开关仍能正常触发,触发时延约百ns;在工作系数为60%时,触发脉冲为150 kV/15 ns的情况下,开关触发时延约60 ns,抖动时间约5 ns。