绝缘结构电场分析有限元法及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 绝缘结构的概念和绝缘结构设计的意义 1

1.2 绝缘结构设计的基本要求 2

1.3 电介质击穿过程 2

1.4 高电压技术应用领域的拓展 3

1.5 电场数值分析方法 3

1.6 本书的目的 5

第2章 函数空间与算子方程 6

2.1 距离空间 6

2.2 Banach空间 8

2.3 Hilbert空间 9

2.4 泛函与变分 14

2.4.1 算子概念 14

2.4.2 变分问题 16

2.4.3 算子方程的近似解 20

2.5 压缩映像原理 23

第3章 偏微分方程及定解条件 25

3.1 引言 25

3.2 偏微分方程的一些定义 26

3.3 线性偏微分方程的分类 26

3.4 数理方程的建立 27

3.4.1 波动方程 27

3.4.2 Poisson方程与Laplace方程 28

3.4.3 电磁场方程 29

3.4.4 电磁场标量位与矢量位 30

3.5 定解条件 31

3.5.1 初始条件 32

3.5.2 边界条件 32

3.6 变分与泛函极值 34

3.7 Ritz法 36

3.8 Γалёркин法 37

3.9 有限差分法 38

第4章 变分与多元函数极值 39

4.1 引言 39

4.2 有限单元法的变分原理 39

4.3 分片插值与基函数 40

4.4 确定泛函的方法 42

4.4.1 数学变换 42

4.4.2 经典法 44

4.5 多元二次函数极值 46

4.5.1 多元二次函数的形式 46

4.5.2 多元二次函数极值与方程组的解 47

第5章 电场变分原理 48

5.1 静电场及其边值问题 48

5.1.1 静电场基本方程 48

5.1.2 静电场边值问题 49

5.1.3 静电场的变分原理 50

5.2 有限元法的一个简例 56

第6章 二维电场有限元法 64

6.1 平面场有限元法 64

6.1.1 单元剖分 64

6.1.2 构造插值函数 65

6.1.3 单元分析 68

6.1.4 总体合成 69

6.1.5 强加边界条件处理 71

6.2 轴对称场有限元法 76

6.3 二维等参元有限元法 77

6.3.1 等参元的基本概念 77

6.3.2 四边形四节点等参元 78

6.3.3 四边形八节点等参元 80

6.3.4 计算格式的形成 82

6.3.5 ［K］e和［P］e的计算步骤 85

6.4 总体刚度矩阵的性质 85

6.4.1 剖分网格中节点数与单元数的比例关系 85

6.4.2 总体刚度矩阵的稀疏性 86

6.5 场强的计算和等位线绘制 88

6.5.1 电场强度计算 88

6.5.2 等位线绘制 89

第7章 电场有限元法计算程序设计 91

7.1 线性代数方程组的存储方法 91

7.1.1 变带宽存储法 91

7.1.2 索引存储法 92

7.2 直接法 93

7.3 迭代法 97

7.4 有限元法计算程序设计 98

7.5 方程组的求解 104

7.6 数据准备和输入 105

7.7 主程序和计算示例 106

7.7.1 主程序 106

7.7.2 计算示例 108

7.8 自动剖分 110

7.8.1 直线内插法 110

7.8.2 射线内插法 112

7.8.3 任意四边形区域剖分法 113

第8章 电力变压器绝缘结构与电场 115

8.1 干式变压器绝缘结构及电场 115

8.2 干式变压器端部绝缘电场物理模型 115

8.3 干式变压器端部电场数学模型 116

8.4 端部电场分析 117

8.4.1 情况1 117

8.4.2 情况2 119

8.5 电力变压器端部结构与电场 120

8.5.1 电力变压器端部电场模型 121

8.5.2 模型建立 122

8.5.3 端部电场分布 123

第9章 电缆附件结构与电场分析 125

9.1 电力电缆终端接头盒结构 125

9.2 电缆终端接头盒电场模型 125

9.3 35kV电力电缆终端接头盒电场 126

9.4 高压直流电缆连接盒及耦合场 131

9.4.1 直流电压下的电介质特性 131

9.4.2 耦合场 133

9.4.3 求解模型及边界条件 133

9.5 耦合场分析 135

9.5.1 空载特性 135

9.5.2 最大负载下电流场分布 136

9.5.3 最大负载下的电场分布 136

第10章 110kV真空断路器结构与电场 141

10.1 真空灭弧室结构与电场模型 141

10.2 计算模型和边界条件 142

10.3 灭弧室的电场分布 142

10.3.1 主屏蔽的影响 145

10.3.2 端部屏蔽罩的影响 147

10.3.3 触头影响 147

第11章 短气隙空间电荷场及放电特性 149

11.1 气体放电流体模型 149

11.1.1 非电负性气体流体模型 149

11.1.2 电负性气体流体模型 150

11.1.3 初始条件与求解域 150

11.2 N2/SF6及其混合气体放电特性 151

11.2.1 N2间隙粒子运动过程 151

11.2.2 SF6放电特性 156

11.2.3 混合气体N2/SF6放电特性 159

11.3 不同初始种子电子对放电过程的影响 163

11.3.1 N2放电特性 164

11.3.2 SF6放电特性 167

11.3.3 50％-50％ N2/SF6放电特性 170

第12章 电极覆盖短气隙放电及电场 174

12.1 电极覆盖短气隙放电模型 174

12.2 数学表述与分析方法 175

12.3 高频正弦电压下的短空气隙放电特性 176

12.3.1 电荷输运与放电电流脉冲的关系 178

12.3.2 大气压短气隙放电的影响因素 180

12.4 非电负性气体放电过程表述 186

12.5 N2短间隙放电特性 187

12.5.1 间隙放电电流演化过程 187

12.5.2 间隙放电电流时频特征 191

12.5.3 气隙空间带电粒子动力学行为 192

12.5.4 短间隙长期放电特征 193

12.6 雷电脉冲下的电极覆盖短空气隙放电 194

12.6.1 气体间隙尺度的影响 196

12.6.2 阻挡介质特性与尺度的影响 199

附录1 二维电场有限元法C语言程序列表 202

附录2 不同初始种子电子对放电过程的影响 208

参考文献 221