纳秒脉冲电压下绝缘油中流注放电的演化特性与分叉机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51607139
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Insulating oil is widely employed in pulsed power devices due to its superior performance in dielectric liquid. The electric discharge events subjected by nanosecond pulsed voltage in insulating oil have become one of the crucial issues that hinder the performance of pulsed power devices. This project focuses on the spatiotemporal evolution dynamics, mode transient and branching micro mechanism of the streamer in oil. Firstly, the photo-electric phenomenon of streamer under nanosecond pulsed voltage in oil would be observed and the electric field dependency of streamer developing and branching behaviors investigated, and further, evolutionary characteristics and typical streamer modes could be derived. Subsequently, the key parameters indicating streamer branching based on image identification techniques are to be obtained and the correlation between macro parameters and micro properties proposed to unveil the streamer transient criteria. At last, the influences of the determined causes (electric field dependent) and stochastic causes (local turbulence) on streamer branching mechanism are to be studied. The predominate ionization mechanism and their applied conditions under high electric field are expected to be confirmed. By performing this project, better understanding of micro process of discharge and breakdown theory under fast pulsed voltage in liquid dielectric could be approached and scientific basis be provided for the insulation design, miniaturization and reliability assessment of pulsed power devices.
绝缘油是一种优良的液体介质,广泛应用于各类脉冲功率装置中。目前,纳秒脉冲电压下绝缘油中的放电是一个影响脉冲功率装备性能的关键问题。本项目针对纳秒脉冲下油中流注放电的时空演化过程、模式转换及放电通道分叉的微观机制等基础问题开展研究。首先实验观测纳秒脉冲下油中流注的光电现象,考察电场因素对流注发展特性及分叉现象的影响,获得不同条件下流注演化规律和典型放电模式;进而采用图像识别方法获得表征流注通道分叉行为的关键参数,通过光-电信号分析建立放电的宏观参量与微观特征的关系,探索放电模式的转换条件与演变规律;最后,借助三维建模仿真,研究确定性因素(电场变化)和随机性因素(局部扰动)对油中流注放电分叉现象的诱导机制,明确高场下的主导电离机制及其适用条件。通过本项目研究,可以深化理解快脉冲电压下液体绝缘放电的微观过程与击穿机理,为脉冲功率器件的绝缘设计、小型化及运行可靠性提供科学基础。

结项摘要

流注放电是液体介质中形成贯穿性击穿放电前的预放电现象,研究流注放电过程物理机制可进一步加深对液体放电现象的认知水平,对于高压设备的绝缘设计和安全稳定运行具有重要意义。本课题针对快脉冲电压下油中流注放电时空演化过程、模式转换及放电通道分叉的微观机制等基础问题开展研究。研究获取了快脉冲电压下油中流注发展过程的发光特性与电学参数,观测了快脉冲激励下油中不同模式放电起始—发展—击穿的时空发展过程;采用统计学方法对不同模式随电压幅值的转化规律进行了统计分析,得到了不同油中放电模式转换的条件与演变规律;通过仿真计算研究了杂质和介质不均匀区对流注发展过程中的分叉现象的影响,探索了杂质与介质不均匀性影响流注发展分叉特性的内在机制;最后,探索了纳秒脉冲下液体介质放电起始的新机制,考虑液体静压强的变化对空腔半径的时间演化进行了计算,提出了纳秒脉冲电压作用下电致伸缩效应导致的电子倍增电离模型。通过本项目研究,可以深化理解快脉冲电压下液体绝缘放电的微观过程与击穿机理,可为脉冲功率器件的绝缘设计、小型化及运行可靠性提供科学基础,并为评估杂质含量及种类对油纸系统绝缘性能的影响提供理论支撑。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Positive double-pulse streamers: how pulse-to-pulse delay influences initiation and propagation of subsequent discharges
正双脉冲流光:脉冲间延迟如何影响后续放电的启动和传播
  • DOI:
    10.1109/lwc.2021.3086731
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Plasma Sources Scien. Technol.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y. Li;E M van Veldhuizen;G J Zhang;U Ebert;S Nijdam
  • 通讯作者:
    S Nijdam
Primary and secondary discharges in an atmospheric pressure plasma jet fed with heliumand tetrafluoromethane mixtures
用氦气和四氟甲烷混合物供给的大气压等离子体射流中的初级和次级放电
  • DOI:
    10.1063/1.5084000
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Chen Sile;Chen Xingyu;Wen Jiaye;Yao Congwei;Xu Guimin;Li Yuan;Chang Zhengshi;Zhang Guan Jun
  • 通讯作者:
    Zhang Guan Jun
基于温升特性的油浸式变压器负荷能力评估模型
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.180075
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李元;刘宁;梁钰;徐尧宇;林盾;穆海宝;张冠军
  • 通讯作者:
    张冠军
交流电压下变压器油中流注发展时空演化的光-电信号特征研究
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.180079
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    温嘉烨;李元;林道鸿;唐峰;张冠军
  • 通讯作者:
    张冠军
役龄累积和状态诱因协同的变压器失效概率模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宁;李元;徐尧宇;张冠军
  • 通讯作者:
    张冠军

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其他文献

野外便携式方向反射比测量系统及其应用
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    仪器仪表学报
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    --
  • 作者:
    李元;张勇;吴浩宇;戎志国;刘京晶
  • 通讯作者:
    刘京晶
计算机仿真放矿移动概率赋值问题
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    柳小波*;李启轩;孙豁然;李元
  • 通讯作者:
    李元
CPV(1)分段法在间歇过程中的应用
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    10.1016/s1474-4422(22)00188-0
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁杰;郭小萍;刘如有;李元
  • 通讯作者:
    李元
一类函系数ARCH_M模型的经验似然检验
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    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 作者:
    赵海清;李元
  • 通讯作者:
    李元
基于一维卷积神经网络深度学习的工业过程故障检测
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    10.19708/j.ckjs.2019.09.007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李元;冯成成
  • 通讯作者:
    冯成成

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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