绝缘结构电场分析有限元法与应用

绝缘结构电场分析有限元法与应用
作者：郑殿春 编著
出版时间：2012年
内容简介
　　《绝缘结构电场分析有限元法与应用》从高电压绝缘技术的角度，论述了绝缘配合方法及绝缘结构设计的意义、方法、原则和目的。并以函数空间为出发点，系统论述了泛函、变分原理以及算子方程的近似解法，由此引出电场微分方程边值问题的有限元法原理，结合线性方程组的求解方法和高级语言，详细阐述了电场微分方程边值问题的有限元法数值分析程序设计方法和技巧，分别编制了相应的计算机数值计算ABSIC和C语言程序；结合多年的教学和科研实践，针对高压电气设备绝缘配合和结构设计的关键问题，阐述并给出常见高压电气绝缘结构电场数值分析物理、数学模型构建方法，以及典型结构数值计算和分析的完整过程；同时针对高压直流下绝缘结构与配合问题进行了分析和探索，结合高压直流电缆联接盒耦合场分析给出应用实例；尤其重要的，建立了短气隙空间电荷场的物理和数学模型，实现了其放电过程碰撞电离、复合、附着、扩散及光电致离动力学行为的定量分析；同时，建立了不同脉冲电压下电极覆盖空气间隙放电模型以及空间电场分析方法，为极端条件下气体放电机理的研究提供理论方法和分析工具。
目录
前言第1章 绪论 1．1 绝缘结构的概念和绝缘结构设计的意义 1．2 绝缘结构设计的基本要求 1．3 电介质击穿过程 1．4 高电压技术应用领域的拓展 1．5 电场数值分析方法 1．6 本书的目的第2章 函数空间与算子方程 2．1 距离空间 2．2 Banach空间 2．3 Hilbert空问 2．4 泛函与变分 2．4．1 算子概念 2．4．2 变分问题 2．4．3 算子方程的近似解 2．5 压缩映像原理第3章 偏微分方程及定解条件 3．1 引言 3．2 偏微分方程的一些定义 3．3 线性偏微分方程的分类 3．4 数理方程的建立 3．4．1 波动方程 3．4．2 Poisson方程与Laplace方程 3．4．3 电磁场方程 3．4．4 电磁场标量位与矢量位 3．5 定解条件 3．5．1 初始条件 3．5．2 边界条件 3．6 变分与泛函极值 3．7 Ritz法 3．8 □法 3．9 有限差分法第4章 变分与多元函数极值 4．1 引言 4．2 有限单元法的变分原理 4．3 分片插值与基函数 4．4 确定泛函的方法 4．4．1 数学变换 4．4．2 经典法 4．5 多元二次函数极值 4．5．1 多元二次函数的形式 4．5．2 多元二次函数极值与方程组的解第5章 电场变分原理 5．1 静电场及其边值问题 5．1．1 静电场基本方程 5．1．2 静电场边值问题 5．1．3 静电场的变分原理 5．2 有限元法的一个简例第6章 二维电场有限元法 6．1 平面场有限元法 6．1．1 单元剖分 6．1．2 构造插值函数 6．1．3 单元分析 6．1．4 总体合成 6．1．5 强加边界条件处理 6．2 轴对称场有限元法 6．3 二维等参元有限元法 6．3．1 等参元的基本概念 6．3．2 四边形四节点等参元 6．3．3 四边形八节点等参元 6．3．4 计算格式的形成 6．3．5 [K]t和[P]t的计算步骤 6．4 总体刚度矩阵的性质 6．4．1 剖分网格中节点数与单元数的比例关系 6．4．2 总体刚度矩阵的稀疏性 6．5 场强的计算和等位线绘制 6．5．1 电场强度计算 6．5．2 等位线绘制第7章 电场有限元法计算程序设计 7．1 线性代数方程组的存储方法 7．1．1 变带宽存储法 7．1．2 索引存储法 7．2 直接法 7．3 迭代法 7．4 有限元法计算程序设计 7．5 方程组的求解 7．6 数据准备和输入 7．7 主程序和计算示例 7．7．1 主程序 7．7．2 计算示例 7．8 自动剖分 7．8．1 直线内插法 7．8．2 射线内插法 7．8．3 任意四边形区域剖分法第8章 电力变压器绝缘结构与电场 8．1 干式变压器绝缘结构及电场 8．2 干式变压器端部绝缘电场物理模型 8．3 干式变压器端部电场数学模型 8．4 端部电场分析 8．4．1 情况1 8．4．2 情况2 8．5 电力变压器端部结构与电场 8．5．1 电力变压器端部电场模型 8．5．2 模型建立 8．5．3 端部电场分布第9章 电缆附件结构与电场分析 9．1 电力电缆终端接头盒结构 9．2 电缆终端接头盒电场模型 9．3 35kV电力电缆终端接头盒电场 9．4 高压直流电缆连接盒及耦合场 9．4．1 直流电压下的电介质特性 9．4．2 耦合场 9．4．3 求解模型及边界条件 9．5 耦合场分析 9．5．1 空载特性 9．5．2 最大负载下电流场分布 9．5．3 最大负载下的电场分布第10章 110kV真空断路器结构与电场 10．1 真空灭弧室结构与电场模型 10．2 计算模型和边界条件 10．3 灭弧室的电场分布 10．3．1 主屏蔽的影响 10．3．2 端部屏蔽罩的影响 10．3．3 触头影响第11章 短气隙空间电荷场及放电特性 11．1 气体放电流体模型 11．1．1 非电负性气体流体模型 11．1．2 电负性气体流体模型 11．1．3 初始条件与求解域 11．2 N2／SF6及其混合气体放电特性 11．2．1 Nz间隙粒子运动过程 11．2．2 SF6放电特性 11．2．3 混合气体N2／SF6放电特性 11．3 不同初始种子电子对放电过程的影响 11．3．1 N2放电特性 11．3．2 SF6放电特性 11．3．3 50％-50％N2／SF6放电特性第12章 电极覆盖短气隙放电及电场 12．1 电极覆盖短气隙放电模型 12．2 数学表述与分析方法 12．3 高频正弦电压下的短空气隙放电特性 12．3．1 电荷输运与放电电流脉冲的关系 12．3．2 大气压短气隙放电的影响因素 12．4 非电负性气体放电过程表述 12．5 N2短间隙放电特性 12．5．1 间隙放电电流演化过程 12．5．2 间隙放电电流时频特征 12．5．3 气隙空间带电粒子动力学行为 12．5．4 短间隙长期放电特征 12．6 雷电脉冲下的电极覆盖短空气隙放电 12．6．1 气体间隙尺度的影响 12．6．2 阻挡介质特性与尺度的影响附录1 二维电场有限元法C语言程序列表附录2 不同初始种子电子对放电过程的影响参考文献