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SF6/N2混合气体流注放电机制的计算机仿真

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SF6/N2混合气体流注放电机制的计算机仿真

作者：王湘汉湖南大学

学位级别：硕士

SF以其优异的物化性能,已成为电力行业中广泛使用的重要熄弧及绝缘介质。但SF是一种温室气体,已经被1997年通过的《京都议定书》列为全球管制使用的六种气体之一,因此,近年来寻找SF替代气体的研究工作成为各国科学家和电力部门需要解决... 详细信息

SF以其优异的物化性能,已成为电力行业中广泛使用的重要熄弧及绝缘介质。但SF是一种温室气体,已经被1997年通过的《京都议定书》列为全球管制使用的六种气体之一,因此,近年来寻找SF替代气体的研究工作成为各国科学家和电力部门需要解决的迫切问题。本文的主要工作就是对SF/N2混合气体这一目前最有可能替代SF的气体介质的放电过程进行仿真模拟,以期能够更加深刻理解该类气体介质的放电机制,进而为后续以该类气体为绝缘介质的电力设备的绝缘设计提供必要的理论支持。本文采用含电子、正离子和负离子的连续方程对不同SF含量的混合绝缘气体的放电过程进行建模,通过耦合泊松方程来解决空间电荷对电场的畸变影响。使用通量校正传输法(Flux-CorrectedTransport,FCT)对连续方程进行求解,在国内首次实现了二维情况下的SF及其混合气体放电过程的动态仿真。模拟过程考虑了带电粒子及中性气体分子的电离、吸附、复合、扩散以及光电离等过程。本文对相同条件下10%-90%SF/N2、50%-50%SF/N2和SF气体的正向、负向流注发展情况分别进行了模拟,并就模拟结果作了比较和分析,结果表明:击穿过程的初始流注如果为正向流注,其击穿时间会远小于初始流注为负向流注的情况;初始流注若为正向流注,那么在其发展过程中能观测到负向流注的出现;SF含量低的混合气体比SF含量高的混合气体更容易被击穿;光电离对气体放电的过程起到加速作用,并且在SF含量越低的气体中,加速效果越明显。本文的模拟结果能很好的解释SF及其混合气体放电的过程,也能清楚描述放电过程中各种带电粒子以及流注通道内部电场的分布情况,为进一步开展该类气体放电机制的研究奠定了基础。

关键词：气体介质绝缘流注仿真通量校正传输法

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气体绝缘传输线的近期发展动向

高压电器 2008年第1期44卷 69-72页

作者：王湘汉汪沨邱毓昌湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

对气体绝缘传输线(GIL)与传统输电线路的各项技术经济指标进行了比对,简述了GIL的铺设方式;特别论述了GIL中低SF6含量N2/SF6混合气体绝缘方式的采用,以及GIL设计及运行过程中的若干问题的分析和解答;最后综述了国内外GIL的现状。

关键词：气体绝缘传输线 SF6 混合气体

不同电极结构中SF_6/N_2混合气体正向流注电晕放电特性

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电工电能新技术 2015年第3期34卷 24-28,48页

作者：李锰汪沨王湘汉国网河南省电力公司经济技术研究院河南郑州450052 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

宏观上假定气体放电过程中产生的正、负离子束和电子束为流体,采用二维流体动力学模型对SF6/N2混合气体正向流注电晕放电过程进行建模,利用通量校正传输法求解连续方程,通过求解耦合的泊松方程处理空间电荷畸变电场对放电的作用,仿真过... 详细信息

宏观上假定气体放电过程中产生的正、负离子束和电子束为流体,采用二维流体动力学模型对SF6/N2混合气体正向流注电晕放电过程进行建模,利用通量校正传输法求解连续方程,通过求解耦合的泊松方程处理空间电荷畸变电场对放电的作用,仿真过程中假设带电粒子的输运参数是折算电场的函数,对比分析了平行板电极间隙、同轴电极间隙和棒-板电极间隙三种电极结构中正向流注电晕放电特性。结果表明:流注电晕的形成加强了流注头部与阳极间的场强,减弱了流注尾部与阴极的场强。只有流注头部所在位置的初始场强足够大时放电才能继续发展,否则放电转化为稳定的流注电晕放电。

关键词：电极结构混合气体流注电晕流体动力学通量校正传输

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柔性石墨复合接地材料及其相关性能试验研究

高电压技术 2016年第6期42卷 1879-1889页

作者：胡元潮阮江军肖微詹清华黄道春王湘汉山东理工大学电气与电子工程学院淄博255000 武汉大学电气工程学院武汉430072 佛山供电公司佛山528000 中国电力科学研究院武汉430074

当前,电力系统金属接地材料在实际运行中长期面临着腐蚀、复杂地形条件下运输及施工困难、接地体与土壤贴合度不高、偷盗及人为损坏事故频发、使用降阻剂加速金属腐蚀等问题。为此,选择高纯鳞片石墨作为主要导电材料制备了具有Litz线分... 详细信息

当前,电力系统金属接地材料在实际运行中长期面临着腐蚀、复杂地形条件下运输及施工困难、接地体与土壤贴合度不高、偷盗及人为损坏事故频发、使用降阻剂加速金属腐蚀等问题。为此,选择高纯鳞片石墨作为主要导电材料制备了具有Litz线分层结构的新型接地材料——柔性石墨复合接地材料,并对该接地材料及其连接点分别进行了电阻率与接续电阻测试、冲击电流耐受试验、力学特性试验、高/低温耐受试验以及几种典型接地网的接地试验。试验结果表明:石墨复合接地材料电阻率<10^(-5)?·m,在标准雷电流、振荡冲击电流及短路电流冲击作用下,连接点的接续电阻稳定在2 m?左右;低温(–40℃)及高温(200℃)循环试验表明石墨复合接地材料及连接点结构稳定,接地材料电阻率呈现负温度特性;抗弯、抗扭及抗拉力学性能试验表明接地体力学性能满足实际施工要求;工频、冲击模拟接地试验进一步证明提出的接地材料具备用于实际接地工程的可行性。

关键词：柔性石墨复合接地材料接续电阻冲击耐受试验高、低温耐受试验力学特性试验接地试验

改性硅酸盐复合接地材料及其在输电线路杆塔接地中的应用

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电瓷避雷器 2020年第1期 36-41,46页

作者：王湘汉刘蕊谭波刘帮虎中国电力科学研究院有限公司武汉分院武汉430074 电网环境保护国家重点实验室武汉430074 中国电力科学研究院有限公司北京100192 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443000

针对金属接地材料存在的不耐腐蚀、与土壤结合不紧密、易偷盗等问题,研制了一种改性硅酸盐包覆碳钢的复合接地材料,兼顾了改性硅酸盐材料的防腐性能以及金属的良好导电性。通过模拟不同pH环境下的腐蚀试验表明,在不同pH值土壤中,改性硅... 详细信息

针对金属接地材料存在的不耐腐蚀、与土壤结合不紧密、易偷盗等问题,研制了一种改性硅酸盐包覆碳钢的复合接地材料,兼顾了改性硅酸盐材料的防腐性能以及金属的良好导电性。通过模拟不同pH环境下的腐蚀试验表明,在不同pH值土壤中,改性硅酸盐都能对碳钢起到良好的保护作用,其防腐效果优于镀锌钢,在pH=5的土壤中优于铜,pH=9的土壤中优于镀铜钢。通过不同地区土壤取样腐蚀试验,表明改性硅酸盐在盐碱土壤和酸性红土壤中能对碳钢有较好的腐蚀保护作用。现场埋样试验结果表明,改性硅酸盐材料能比较有效的降低天津盐碱土壤对碳钢腐蚀,复合接地材料的防腐效果超过铜、镀锌钢。将改性硅酸盐与金属材料结合制成新型复合接地体,应用于南昌红壤地区的220 kV输电线路杆塔接地工程改造中,改造结束后测得接地电阻为7. 8Ω,满足相关标准中接地网工频接地电阻不超过10Ω的要求。

关键词：接地材料改性硅酸盐复合材料腐蚀

接地装置冲击大电流试验系统研制及杆塔接地冲击特性测试

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高电压技术 2013年第6期39卷 1527-1535页

作者：邓长征杨迎建董晓辉马少石彭庆华王湘汉武汉大学电气工程学院武汉430072 中国电力科学研究院武汉430074 国网电力科学研究院南京210003

为模拟真实雷电冲击电流在接地装置及其周围土壤中的散流过程,准确掌握接地装置的冲击特性,研制了接地装置的冲击大电流试验系统。在大量仿真计算和系统方案论证的基础上,提出了围绕直径40m圆环形回流电极均匀对称布置的4台分体式冲击... 详细信息

为模拟真实雷电冲击电流在接地装置及其周围土壤中的散流过程,准确掌握接地装置的冲击特性,研制了接地装置的冲击大电流试验系统。在大量仿真计算和系统方案论证的基础上,提出了围绕直径40m圆环形回流电极均匀对称布置的4台分体式冲击大电流发生器的技术方案,其中单台冲击电流发生器的充电电压可达1 000kV,该系统可在负载大于4Ω的情况下产生峰值为100kA、波形为8μs/20μs的标准雷电冲击电流。测量得到的地表、回流电极地电位升分布均匀,证实了试验冲击电流地中分布与真实雷电流地中分布的等效性。针对该系统提出了工频、冲击接地电阻的修正公式。通过试验得到了典型杆塔接地装置在8μs/20μs、2.6μs/50μs冲击电流作用下的冲击特性曲线。该曲线表明在低电阻率土壤中该装置的冲击接地电阻随冲击电流峰值的变化并不显著。

关键词：接地装置冲击大电流发生器圆环形回流电极标准雷电冲击电流电流分布等效性冲击特性互阻抗

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解决我国就业问题的对策

郧阳师范高等专科学校学报 2001年第2期21卷 24-29页

作者：王湘汉十堰市农校校办湖北丹江口442700

解决我国劳动力就业难的问题应从城市和农村两个方面着手。解决城市劳动力供求失衡的总思路是加强国家宏观调控 ,刺激内需和加快经济结构调整。

关键词：就业供求劳动力对策

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几种新型接地材料的加速腐蚀性能对比

腐蚀与防护 2021年第6期42卷 63-67页

作者：田鹏辉谭波童雪芳江培柯王湘汉三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 中国电力科学研究院有限公司武汉分院武汉430072

通过溶液加速腐蚀试验和电偶加速腐蚀试验对比,研究了我国目前使用较多的几种新型接地材料的耐蚀性,并对比分析了酸碱性环境中各种材料的溶液加速腐蚀速率和电偶加速腐蚀速率。结果表明:在酸性环境中,不锈钢、高硅铬铁和碳纳米改性材料... 详细信息

通过溶液加速腐蚀试验和电偶加速腐蚀试验对比,研究了我国目前使用较多的几种新型接地材料的耐蚀性,并对比分析了酸碱性环境中各种材料的溶液加速腐蚀速率和电偶加速腐蚀速率。结果表明:在酸性环境中,不锈钢、高硅铬铁和碳纳米改性材料具备良好的耐蚀性,其中高硅铬铁的电偶腐蚀速率最小;在碱性环境中,不锈钢、高硅铬铁和石墨烯复合材料具备良好的耐蚀性,其中石墨烯复合材料的电偶腐蚀速率最小;在中性环境中,不锈钢和高硅铬铁都具备良好的耐蚀性,不锈钢的耐电偶腐蚀性能更好。

关键词：接地材料酸碱性电偶腐蚀加速腐蚀腐蚀速率

考虑土壤电阻率分布各向异性的高压直流接地极均流电阻配置方法及试验验证

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高压电器 2021年第5期57卷 144-150页

作者：谭波董晓辉刘鸣亚毕晟杨杰童雪芳王湘汉中国电力科学研究院有限公司武汉分院武汉430072 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430072

在高压直流接地极工程中,加装均流电阻是改善地表电位分布,降低极址跨步电压的一种有效手段。然而,由于土壤电阻率分布的复杂性和各向差异性,采用理想的水平分层模型计算配置直流接地极的均流电阻往往存在较大的误差。针对此问题,文中... 详细信息

在高压直流接地极工程中,加装均流电阻是改善地表电位分布,降低极址跨步电压的一种有效手段。然而,由于土壤电阻率分布的复杂性和各向差异性,采用理想的水平分层模型计算配置直流接地极的均流电阻往往存在较大的误差。针对此问题,文中提出了一种基于接地极特性参数实测值的均流电阻配置方法。该方法通过实际测量接地极极环各段的分流比例、接地电阻、互阻、自跨步电压系数、互跨步电压系数等参数,以此作为输入条件,将各段的跨步电压相等作为控制目标,计算获得均流电阻的配置方案。最后通过一个缩比接地极模型,对均流电阻配置方法及过程进行了模拟试验。试验表明,加装均流电阻后,场区的最大跨步电压降低了31%,效果显著,验证了均流电阻对降低跨步电压的有效性。

关键词：直流接地极导流电缆均流电阻分流跨步电压