电工技术学报
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2018年 33卷 22期
刊出日期:2018-11-25

直流管道输电绝缘关键技术专题(Ⅱ)(特约主编:李庆民教授 马国明副教授)
电工理论
电机与电器
电力电子
电力系统
高电压与放电等离子体
   
 直流管道输电绝缘关键技术专题(Ⅱ)(特约主编:李庆民教授 马国明副教授)
直流GIL中固-气界面电荷特性研究综述Ⅱ:电荷调控及抑制策略
张博雅, 张贵新
直流气体绝缘输电线路(GIL)中的固-气界面电荷积聚问题是导致其绝缘水平下降的重要因素,探究固-气界面电荷的主动调控及抑制方法对于直流GIL的研发具有重要的工程意义。本文在直流GIL中固-气界面电荷特性研究综述Ⅰ的基础上,从绝缘结构优化、绝缘子表面处理以及绝缘子材料掺杂改性三个方面总结归纳了目前现有的电荷调控及抑制手段,并对它们的优势和不足进行评价。最后,本文对未来直流GIL绝缘子的结构和材料设计进行展望,认为取向结构在绝缘子表面的应用为抑制电荷积聚提供了新的思路,同时,发挥绝缘子结构和材料改性的协同作用,达到自适应调控电荷的目的,是未来“智能”绝缘子设计的方向。
2018 33 (22): 5145-5158.  摘要 (  39 )   PDF (65370 KB)   ( 99 )
碳纳米管对环氧树脂复合介质电-热裂解特性的微观调控模拟
倪潇茹, 王健, 王靖瑞, 李庆民, 韩智云
环氧树脂的老化裂解是影响直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)设备安全运行的重要因素之一,通过添加一定质量分数的纳米粒子可有效调控其耐热性能。本文建立了四种交联环氧树脂模型,包括纯环氧树脂模型,以及未封端、半封端和全封端的碳纳米管/环氧树脂复合介质模型。基于反应力场ReaxFF,利用LAMMPS软件对四种介质模型开展电-热裂解的反应分子动力学模拟。结果表明,在裂解过程中,碳纳米管/环氧树脂复合介质模型的初始裂解温度均提高,其归一化分子数降低了约15%,裂解产生的小分子产物的数量和种类也有所减少。电-热裂解过程中温度占主导作用,主要发生的是热裂解,电应力的存在则造成各极性分子和基团沿电场方向运动。碳纳米管在一定程度上改善了环氧树脂的热稳定性,缓解了其电-热老化过程,其中未封端和半封端碳纳米管复合介质模型的效果更为显著,这为环氧树脂复合介质的微观调控提供辅助设计手段。
2018 33 (22): 5159-5167.  摘要 (  23 )   PDF (43017 KB)   ( 70 )
次大气压介质阻挡放电处理环氧树脂对表面电荷消散的影响及老化特性
马翊洋, 章程, 孔飞, 王婷婷, 陈根永, 邵涛
环氧树脂(ER)被广泛用作气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中的绝缘间隔,存在局部区域积聚大量表面电荷,且难以消散的问题,容易引发沿面闪络,造成绝缘损伤。本文通过表面电位测量系统研究了次大气压DBD对环氧树脂表面电荷消散以及电位分布的影响,利用高阻计监测电阻率变化,同时利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)与X射线光电子能谱仪(XPS)表征表面化学成分。实验结果表明:不同处理时间(0.5~10min)下的DBD均可大幅加快环氧树脂表面电荷消散,0~300s的消散率均达80%以上,未处理则均小于3.9%,而处理时间对消散率的影响较小。老化现象在1天内较为明显,处理3min的样品在0~300s内的电荷消散率约25%。1~10天以较缓的速率老化,老化10天后的消散率仍是未处理的2倍以上。样品刚处理完时的体积电阻率下降1~2个数量级,而表面电阻率下降接近3个数量级,电阻率随着老化天数逐渐升高,其变化趋势与电荷消散率相反。处理后的表层C/O值降低,C-O、C=O等极性基团含量升高。分析认为表面电荷主要沿面消散且等离子体影响化学成分的深度较浅。
2018 33 (22): 5168-5177.  摘要 (  28 )   PDF (103224 KB)   ( 59 )
直流GIL柱式绝缘子表面电荷积聚特性
田汇冬, 李乃一, 吴泽华, 郭子豪, 彭宗仁
直流气体绝缘输电线路(GIL)在长时间电压作用下,内部柱式支撑绝缘子表面易积聚电荷,容易导致绝缘子沿面闪络。因此,研究直流电压下绝缘子表面电荷的积聚特性,对提高直流GIL的绝缘性能和运行可靠性具有重要意义。本文以直流GIL柱式支撑绝缘子为研究对象,设计并搭建表面电荷测量实验平台,引入弱电离气体的迁移扩散方程,利用多物理场有限元分析软件,建立绝缘子-气体复合绝缘结构的表面电荷积聚模型,测量并仿真简化的柱式绝缘子的表面电荷积聚情况,并结合实验和仿真计算结果分析表面电荷积聚成因。同时,建立±800kV直流GIL模型,分析绝缘子的表面电导率、体积电导率和气体的气体电离率对气固界面电场强度和表面电荷积聚的影响。研究深化了直流电压作用下对气-固绝缘界面电荷积聚机理的认识,为直流GIL设备中固体绝缘件的结构设计提供了方法和依据。
2018 33 (22): 5178-5188.  摘要 (  22 )   PDF (50749 KB)   ( 52 )
C3F7CN/N2混合气体的直流击穿特性
屠幼萍, 艾昕, 成毅, 金花, 王璁
寻找替代SF6应用于直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中的环保型气体成为近年来电力领域的研究热点,而C3F7CN是一种具有良好替代前景的气体。本文试验研究了均匀电场下0.3~0.7MPa气压范围内C3F7CN含量为8%~16%的C3F7CN/N2混合气体的直流击穿特性,并将结果与SF6气体、SF6/N2混合气体和C3F7CN/CO2混合气体对比。试验结果及分析表明:C3F7CN/N2混合气体的正、负极性直流击穿电场强度均随着气压下降而降低,随着混合气体中C3F7CN含量增加提高了20%,0.7MPa下14%C3F7CN/86%N2的负极性击穿电场强度达到0.4MPa下SF6的87.3%,相同气压下,直流击穿电场强度以8%C3F7CN/92%N2混合气体最低,8%C3F7CN/92%CO2混合气体其次,20%SF6/80%N2混合气体最高。采用X射线光电子能谱(XPS)对金属电极表面的固体放电副产物进行分析,获得了C3F7CN/N2混合气体放电过程中气体与电极可能发生的反应。
2018 33 (22): 5189-5195.  摘要 (  23 )   PDF (15292 KB)   ( 79 )
GIL中聚酯薄膜在电热作用下裂解机理的分子动力学模拟
辛喆, 赵彤, 韩智云, 邹亮, 张黎
聚酯(PET)薄膜在气体绝缘封闭线路(GIL)中用作电极覆膜以降低金属微粒对GIL的威胁。PET薄膜会在电、热等因素作用下逐渐老化最终导致绝缘失效。本文通过反应分子动力学模拟方法(ReaxFF),分析PET薄膜在高温和高电场强度下的微观动态反应路径和主要产物形成过程,得到其绝缘老化失效的微观机理。PET薄膜中大量反应活性较高的酯基在电热的作用下易发生断裂,进而导致PET聚合度降低,对电场耐受能力下降。在热裂解中,它产生大量对苯二甲酸根,C2H4等小分子,其中前者容易与氢离子组合形成对苯二甲酸(PTA)。在较高的反应温度下,PTA脱羧作用增强,CO2产生速率明显加快。C2H4、CO2和CO等气体产物积聚在PET薄膜的内部以形成微孔,易发生局部放电从而破坏PET薄膜的绝缘。模拟了不同聚合度PET薄膜分子链的电裂解反应,结果显示在电场力的作用下分子被极化拉伸,内部作用力被削弱,形态遭到破坏,同时热稳定性和机械强度下降。
2018 33 (22): 5196-5205.  摘要 (  19 )   PDF (58033 KB)   ( 52 )
直流GIL导体表面金属颗粒跳跃运动特性研究
孙秋芹, 罗宸江, 王峰, 陈赦, 汪沨
针对直流GIL导体表面金属颗粒去活性化问题,研究不同施加电压下GIL高压导体上表面正球形金属颗粒的运动行为,建立二维极坐标下同轴圆柱电极的颗粒受力模型,采用流体力学理论分析不同雷诺数下阻力系数的取值,并结合经典碰撞和动态接触理论分析颗粒与电极间的非弹性碰撞过程,充分考虑了颗粒法向恢复系数与法向速度之间的关系以及反射随机角度的影响,利用模型对颗粒的运动轨迹进行仿真分析。研究表明:当施加电压大于“谐振”运动临界电压时,颗粒将在腔体下部进行以θ =270°为中心的偏移角度幅值衰减的往复运动,并最终在θ =270°处进行类似于“谐振”的往复振荡运动;在这个过程中颗粒的运动范围角度和“谐振”周期几乎不受初始位置的影响,但却随施加电压的增大而减小,而颗粒进入“谐振”运动的过渡时间随着施加电压和初始位置角度的增大而减小。
2018 33 (22): 5206-5216.  摘要 (  23 )   PDF (20774 KB)   ( 55 )
直流电压下绝缘子表面电荷分布中“电荷斑”模式的分析与研究
李大雨, 张博雅, 高文强, 侯易岑, 张贵新
在对直流电压下缩比气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)绝缘子表面电荷进行测量时发现,绝缘子表面通常呈现两种不同的电荷分布,可分别称为电荷分布的“基本模式”和“电荷斑”模式。研究表明,“电荷斑”模式的电荷积聚机理和“基本模式”的不同,无法反映绝缘材料本体特征对电荷积聚的影响规律。为了准确地对电荷积聚特性进行量化表征,需要对“电荷斑”加以分离处理,本文对“电荷斑”形成原因进行分析,利用最大类间方差法对“电荷斑”进行分离,并对分离“电荷斑”以后的基本模式下材料本体的径向电位分布进行量化表征。结果表明,分离电荷斑以后的表征结果和实验结果以及仿真结果具有较好的一致性。
2018 33 (22): 5217-5223.  摘要 (  13 )   PDF (32127 KB)   ( 50 )
自由导电微粒受迫运动过程与振动特性
孙继星, 戴琪, 边凯, 李志兵, 陈维江
针对气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中导电微粒(下称微粒)抑制与缺陷检测问题,参考GIL耐压试验程序,研究了交流电场中微粒的受迫运动过程与振动特性。通过试验获得微粒在工频电场中的运动过程,建立模型分析微粒的受迫振动特性,得到交流电场激励对微粒振动的影响规律。影响微粒振动规律的因素包括电压幅值、电压频率及电压初相角。工频条件下微粒未发生贯穿性运动时,碰撞频率随电场增加而减小,同时随机性增强,发生贯穿性运动时,碰撞频率随电场强度增加而增大;启举电场时,微粒碰撞频率随电源频率的增加而减小,碰撞随机性增加;初相角对微粒跳起幅值及碰撞频率影响较小,初相角为0°~180°与180°~360°时,微粒碰撞频率具有一定的对称性。
2018 33 (22): 5224-5232.  摘要 (  15 )   PDF (66552 KB)   ( 57 )
 电工理论
电磁发射系统监测量预测方法
腾腾, 赵治华
对设备监测量的数值预测是进行故障预测与健康管理(PHM)研究的重要环节之一。以电磁发射系统中分段供电直线电机的定子温度为例,分别基于自回归积分滑动平均(ARIMA)模型、卡尔曼滤波模型、反向传播(BP)神经网络模型和一种新的以工况信息为外部输入的非线性自回归神经网络(NARX)模型,实现了对定子温度多时间尺度的预测。ARIMA模型为其他三种模型提供了时序数据分析时确定阶数的依据。在不同于训练数据集的试验数据上应用四种预测模型,比较和分析了四种方法得到的多时间尺度预测结果:对于不超过1min的短时温度预测,四种方法都具有较好的效果;对于1~4min的中长时间预测,引入工况信息的NARX神经网络方法具有优势。四种方法对分段供电直线电机定子温度预测都不具有超过4min的预测能力。
2018 33 (22): 5233-5243.  摘要 (  33 )   PDF (40327 KB)   ( 136 )
多发射切换式无线电能传输系统耦合特性机理分析
谭平安, 刘春霞, 叶良伟, 彭涛, 高协平
线圈偏移问题会降低线圈间的互感,同时还引起系统最优负载的动态变化,造成无线电能传输系统的传输效率显著下降。为此,提出一种发射端为多六边形线圈和接收端为圆形线圈的多发射切换式耦合机构,以提高系统对线圈横向偏移的容忍度。首先分析多发射切换式耦合机构的线圈结构及其工作模态,构建该耦合机构在轴对称和横向偏移工况下的互感计算方法,定量分析耦合系数随横向偏移的演化规律,借此确定发射线圈的切换准则,并推导线圈切换后实现高效率运行的最优负载匹配条件。实验结果表明,多发射切换式耦合机构能有效地解决无线电能传输系统的线圈偏移问题,可提升系统的传输效率和稳定性。
2018 33 (22): 5244-5253.  摘要 (  30 )   PDF (61861 KB)   ( 191 )
长源距定向电磁波测井仪器探测深度影响因素分析
张超, 刘国强, 夏正武, 李艳红, 邢博文
探测深度是衡量测井仪器探测性能的核心指标。探测深度受源距、频率、地层电阻率和仪器对微弱信号的分辨能力等多种因素的影响。基于并矢格林函数理论,研究仪器探测深度与源距和地层电阻率的关系。根据仪器响应对地层电阻率的敏感性,提出将地层划分为双向敏感区、单向敏感区和不敏感区的方法,分析不同敏感区探测深度的变化规律。在双向敏感区,电阻率对比度越大探测深度越大;在单向敏感区,探测深度只随着敏感区电阻率变化;在同一不敏感区,即使地层电阻率对比度很大,探测深度很小甚至为零。搭建长源距定向测井缩比模型实验平台,研究不同电阻率对比度时仪器的响应特性,验证了不同敏感区探测深度变化规律的正确性。研究结果可为测井仪器线圈系设计提供理论依据。
2018 33 (22): 5254-5260.  摘要 (  20 )   PDF (29453 KB)   ( 47 )
 电机与电器
基于电流滞环控制的无刷直流电机多状态换相转矩脉动抑制方法
王培侠, 姜卫东, 王金平, 黄辉, 廖玉茗, 马炜程
目前,关于无刷直流电机(BLDCM)控制方法的分析大多是在电动状态。但是,它也可能在发电状态下工作。对BLDCM转矩的控制一般通过对电机电流的控制来实现,而电流滞环控制可直接控制电机电流,获得较好的转矩控制品质。提出一种用于BLDCM电动状态和发电状态的电流滞环控制方法,不仅可以成功完成换相,还可以抑制换相区间的转矩波动。此外,还提出一种基于快速响应的滞环控制的新型转换控制方法,以同时进行换相和状态转换。
2018 33 (22): 5261-5272.  摘要 (  21 )   PDF (120446 KB)   ( 63 )
并联电抗器与变压器模型铁心振动仿真与试验对比
张鹏宁, 李琳, 程志光, 田聪, 刘洋
基于磁致伸缩测量装置及爱波斯坦方圈测量单片硅钢片轧制方向(RD)与垂直于轧制方向(TD)的磁致伸缩及磁化特性,采用正交插值法计算开有气隙的并联电抗器模型铁心及尺寸相同无气隙的变压器模型铁心的磁致伸缩应变。同时考虑磁致伸缩及麦克斯韦力的影响,通过仿真软件对不同激励电压下并联电抗器与变压器模型铁心的振动进行仿真分析。然后单独考虑麦克斯韦力的影响,对上述两个模型铁心振动进行计算,并与考虑磁致伸缩与麦克斯韦力同时作用下的铁心振动进行定量化对比分析。结果表明,麦克斯韦力是无气隙垫块的并联电抗器模型铁心振动的主要原因,而其对变压器模型铁心振动的影响可以忽略。最后搭建上述两个模型铁心振动测量试验平台,试验结果与仿真结果具有良好的一致性。
2018 33 (22): 5273-5281.  摘要 (  32 )   PDF (78897 KB)   ( 43 )
断路器特性对切除35kV空母线并联电抗器操作过电压的抑制效果
郑一鸣, 徐华, 金佳敏, 刘浩军, 刘石
切除空母线并联电抗器时,极易出现电弧复燃和等效截流等现象,产生的操作过电压会造成相关设备相间短路和电抗器匝间绝缘损毁等故障,威胁电气设备安全。切除220kV变电站35kV空母线并联电抗器时操作过电压导致的设备故障时有发生,危及电网安全稳定运行。从切除并联电抗器过电压产生的机理、危害和抑制思路等方面开展系统分析,对比断路器性能和投切位置对过电压的抑制效果,并进行现场实测和PSCAD仿真分析,为35kV空母线并联电抗器操作过电压的抑制提供了解决思路和工程经验。
2018 33 (22): 5282-5291.  摘要 (  29 )   PDF (73494 KB)   ( 47 )
磁通约束型超导限流开关系统应用
张立晖, 石晶, 严思念, 任丽, 唐跃进
随着社会的日益进步和经济的快速发展,对电力需求量越来越大,电力系统的规模也进一步扩大,致使其短路电流水平不断提高,超过现有断路器的遮断能力。磁通约束型超导限流开关是一种具有快速响应速度且能有效抑制短路电流的装置。结合10kV特定传输线路,选取限流开关各部件参数,并提出相应的控制策略。再者,对限流开关内的耦合超导电感线圈进行初步的电磁设计。同时,由于引入限流开关可能会影响电力系统内原有继电保护装置的性能,针对距离保护,理论分析故障过程中限流阻抗的投切对其工作特性的影响,并提出改善措施。最后在Matlab/Simulink中搭建带有磁通约束型限流开关的10kV电力系统仿真模型,仿真研究证明了上述分析结论。结果表明,引入磁通约束型限流开关能有效降低故障电流水平,但其会缩短电力系统原有距离保护装置的保护范围,而对阻抗继电器的动作特性采用合理的修订方法可消除该影响。
2018 33 (22): 5292-5299.  摘要 (  28 )   PDF (32491 KB)   ( 42 )
 电力电子
容错控制模式下三电平逆变器输出电压不平衡抑制方法
张铭, 郭源博, 李泽, 张晓华
容错控制技术作为提高系统可靠性的一种重要方法,在工程领域得到了广泛应用;在中大功率电力电子控制领域,针对NPC型三电平逆变器容错控制拓扑的中点电压波动问题,目前研究尚未涉及。本文以八开关三相逆变器为三电平容错拓扑方案,首先证明容错拓扑中中点电压波动存在的必然性;其次,推导证明中点电压波动对逆变器输出侧的影响,即会导致输出电压的三相不平衡;最后,提出一种基于改进SVPWM的输出不平衡抑制策略,该策略能够在中点电压波动时,保证输出电压的三相平衡。实验结果证明,所提出的抑制策略能够对中点电压波动导致的输出不平衡起到明显的抑制效果,调节时间在一个调制周期内。
2018 33 (22): 5300-5310.  摘要 (  32 )   PDF (67903 KB)   ( 90 )
基于增量式切换项的模糊滑模高频开关电源控制
焦尚彬, 张磊, 刘丁, 席振强
利用状态平均法对具有感性负载Buck变换器进行建模。设计了一种具有增量式切换项的模糊滑模控制器,该控制器通过模糊控制实时调整滑模控制中的切换项系数,以减小抖振并保证系统的稳定性;通过增量式切换项克服传统滑模控制器中存在的稳态误差并降低系统对噪声的敏感度。仿真结果表明,针对感性负载Buck变换器,具有增量式切换项的模糊滑模控制器控制性能优于传统切换项模糊滑模控制器。利用所设计的控制器对超导磁体电源样机进行控制,实验结果证明了控制方法的有效性。
2018 33 (22): 5311-5318.  摘要 (  40 )   PDF (21136 KB)   ( 79 )
 电力系统
激励型需求响应对配电网运行可靠性的影响
齐先军, 程桥, 吴红斌, 杨世海, 李志新
需求响应技术的大量应用会对配电网的运行可靠性产生影响。针对需求侧资源参与电力市场投标的问题,提出负荷聚合商基于负荷削减与负荷转移两种需求响应合同的投标决策优化模型,从而使聚合商能够有效调度用户的可控负荷。合同参数的设定考虑各季节不同的负荷特点,使得聚合商能在不同季节制定最合理的投标方案。采用序贯蒙特卡洛模拟法对响应前后典型日每个时段负荷水平下的配电网进行运行可靠性评估,得到每个时段负荷水平下的可靠性指标。算例结果表明,响应后的负荷曲线优于响应前,并且在负荷高峰时段能够明显减少停电电量期望值;在负荷峰谷差较明显的季节,激励型需求响应能明显改善配电网运行可靠性指标。
2018 33 (22): 5319-5326.  摘要 (  31 )   PDF (15399 KB)   ( 53 )
基于分层模型和智能校验算法的配电网故障定位技术
王秋杰, 金涛, 谭洪, 李振兴
针对大量分布式电源接入配电网以后,基于单层逻辑关系构建的定位模型异常复杂、定位算法辨识效率低和稳定性差的不足,提出基于分层结构模型和智能校验算法的故障定位方法,其优势在于:①对配电网各支路进行二端口等效后,基于逻辑关系构建的开关函数的维度大幅减小,结构大幅简化;②采用分层定位的方法明显降低了故障定位的运算维度,极大提高了定位的效率;③利用故障区段定位的绝对可靠性,对故障区域定位结果进行反馈校验,有效弥补了智能算法故障辨识结果不稳定的缺陷。仿真表明,与单层结构的定位模型和无校验机制的智能算法相比,分层结构模型和智能校验算法在具有较好的容错性和稳定性的同时,极大简化了故障辨识模型和提高了故障定位效率,在高渗透率、大型配电网的故障辨识中,优势明显。
2018 33 (22): 5327-5337.  摘要 (  29 )   PDF (22696 KB)   ( 50 )
基于风速模型的风电机组动态转矩前馈控制技术
关中杰, 鲁效平, 李钢强, 王军龙
对基于风速模型的风电机组动态转矩控制技术进行研究。首先基于扩展Kalman滤波器构建风速估计模型,利用风电机组空气和结构动力学特性建立动力学方程并对其进行线性化。在利用扩展Kalman滤波器进行状态观测器设计时,采用连续离散混合类型的迭代方式构建风速估计模型。然后利用该风速模型估计出风轮气动转矩,利用估计出的气动转矩建立风电机组动态转矩前馈控制算法,并给出了控制算法稳定性设计方法。最后以国内某厂家2MW风电机组为例,对风速估计前馈控制算法进行了仿真和现场测试验证。结果表明,风速模型的估计值与现场实测值吻合度较高,风速相关性达98.4%,基于风速模型的风电机组动态转矩控制方法可以有效降低风电机组关键部位的极限载荷。
2018 33 (22): 5338-5345.  摘要 (  27 )   PDF (21055 KB)   ( 48 )
考虑供电臂电压波动的铁路功率调节器多目标优化设计
罗培, 杨维民, 周冠东, 罗隆福, 张志文
在采用铁路功率调节器(RPC)解决牵引供电系统电能质量问题时,RPC补偿电流会在一定程度上加剧两供电臂的电压波动,从而可能引起牵引网欠电压或过电压问题。在保证RPC综合治理效果的前提下,为了既能有效减少RPC补偿容量,又能尽量缓解两供电臂电压波动,本文以供电臂电压波动度和RPC补偿容量作为优化目标,提出一种RPC多目标优化设计方法。本文分析RPC补偿电流加剧两供电臂电压波动的原因,引入供电臂电压波动度指标,建立RPC多目标优化数学模型,并采用粒子群多目标优化算法求解。算例分析和实验验证了该方法可有效减小系统两供电臂电压波动并减少RPC补偿容量。
2018 33 (22): 5346-5357.  摘要 (  23 )   PDF (41268 KB)   ( 59 )
 高电压与放电等离子体
毛细管型脉冲等离子体推力器研究现状综述
王亚楠, 丁卫东, 程乐, 李悦, 孙安邦
毛细管型脉冲等离子体推力器是一种高性能微型电推进系统。它利用放电电弧在腔体内部烧蚀管壁材料,材料消融产生的等离子体在压力梯度下加速喷射产生推力。毛细管型脉冲等离子体推力器具有结构简单,可靠性高,输出参数可调节范围宽的特点。与传统脉冲等离子体推力器相比,在低功率条件下,其推功比和总体效率有较大提升,在微小卫星领域具有较好的应用前景。毛细管型推力器研究包括推力器结构设计、关键部件及电源研制、工作机制研究、工作特性诊断、性能参数优化等,本文调研了日本、美国、德国等研究机构的相关研究成果,并对毛细管型脉冲等离子体推力器的研究现状进行评述。
2018 33 (22): 5358-5370.  摘要 (  33 )   PDF (64098 KB)   ( 65 )
不同电源激励下共面介质阻挡放电特性实验
史曜炜, 周若瑜, 崔行磊, 汪立峰, 方志
为深入探究共面介质阻挡放电(CDBD)的放电特性,从而为优化等离子体源设计提供参考,研究驱动电源类型对CDBD特性的影响,比较高频交流、微秒和纳秒脉冲激励CDBD的放电特性,分析驱动电源对放电均匀性、产生活性粒子密度、能量效率以及反应器运行温度的影响。结果表明,相比于微秒脉冲和高频交流,纳秒脉冲CDBD的均匀性最好,放电产生的活性粒子密度最大,稳定运行反应器温度最低。在高频交流电压峰-峰值20kV、微秒和纳秒脉冲电压峰值15kV、频率均为5kHz条件下,纳秒脉冲激励反应器达到热平衡时温度不超过100℃,而高频交流激励时反应器温度达到了145℃,对阻挡介质材料耐温性能提出了更高的要求。在相同激励周期内纳秒脉冲CDBD消耗的平均功率最少,能量效率最高,达到63.1%,显著高于微秒脉冲的38.6%和高频交流的21.8%。因此,在CDBD实际应用中,可采用纳秒脉冲电源作为激励源以达到降低反应器温度和提高能量效率的目的。
2018 33 (22): 5371-5380.  摘要 (  31 )   PDF (38275 KB)   ( 50 )
基于模糊物元-逼近理想点法的油纸绝缘状态评估
张宁, 蔡金锭
针对变压器油纸绝缘状态评估的指标参数具有不确定性和模糊性的特点,提出模糊物元-逼近理想点(TOPSIS)法的油纸绝缘状态评估模型。首先,分别通过等效电路参数、回复电压法和极化去极化电流法提取特征量,建立变压器油纸绝缘状态评估的指标体系;其次,对特征量通过从优隶属度计算得到模糊量值,并用模糊物元表征;然后,通过层次分析法和熵权法,分别从主观和客观两方面确定特征量的组合权重;最后,利用逼近理想解方法,通过评估变压器与正理想解的贴近度对其油纸绝缘状态进行评估。实例计算表明,采用该模型进行变压器油纸绝缘状态评估结果的客观性和准确性。
2018 33 (22): 5381-5390.  摘要 (  29 )   PDF (6919 KB)   ( 59 )
       
 
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