电力变压器绝缘成型件的局部放电特性及其绝缘性能综合评价方法

本文搭建了电力变压器绝缘成型件的局部放电特性和闪络特性测试平台,获得了不同绝缘成型件的局部放电起始场强、局部放电起始放电量、局部放电熄灭场强、沿面闪络场强等4个关键绝缘指标的分布规律。结果表明:绝缘成型件的局部放电起始场强随着电极间距的增大而降低,平行分量下当电极间距从10 mm增大到25 mm时,局部放电起始场强降低了40.6%左右,不同分量下局部放电起始放电量为8.51~13.70 pC;在平行分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.55~2.85 kV/mm和1.43~1.78 kV/mm;在垂直分量下,绝缘撑条和绝缘垫块的局部放电起始场强分别为2.65~3.35 kV/mm和4.31~5.49 kV/mm。不同绝缘成型件表面形貌对其沿面闪络特性影响显著,表面压纹凹槽越密集,尺寸越大,阻碍沿面放电发展的效果越好。基于测试的试样数据库,提出基于熵权法的绝缘成型件综合性能评价方法,利用绝缘成型件放电特性的4个指标以及表观密度、尺寸偏差的离散程度确定不同性能指标的权重,对不同绝缘件进行了综合性能评价,验证了该评价方法的合理性。

C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体多次放电后的绝缘性能劣化研究

C_(4)F_(7)N气体由于具有优良的绝缘性能,作为典型的SF_(6)替代气体受到本领域广泛关注。文中针对C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体多次击穿放电后的性能劣化现象,在针板电极下开展了不同配比条件下C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体的工频电压击穿试验,并利用气相色谱质谱联用仪来检测混合气体多次击穿放电后的分解物。通过研究发现:C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体多次击穿电压会出现劣化现象,此外,随着C_(4)F_(7)N-CO_(2)混合气体击穿次数增多,分解产物六氟乙烷C_(2)F_(6)明显增多,其他几种杂质的含量相对较少,CF_(2)=CFCN、CF_(3)CHFCN、CF_(3)CH(CF_(3))CN的含量也随之增多,与之对应的,C_(4)F_(7)N含量有所降低。

基于Boltzmann方程对C_(3)F_(8)/CF_(3)I/CO_(2)三元环保型混合气体的绝缘性能研究

为研究一种新型SF_(6)替代环保绝缘气体介质,采用密度泛函理论(DFT)从微观结构层面上深入地分析C_(3)F_(8)作为一种SF_(6)替代环保绝缘气体的可行性,利用两项近似的Boltzmann方程对300 K下C_(3)F_(8)/CF_(3)I/CO_(2)三元环保混合绝缘气体介质的绝缘特性进行了分析,计算三元环保混合气体的电子能量分布函数、电子群参数和协同效应系数等多种微观参数,分析了这些参数随C_(3)F_(8)混合气体比例的变化情况,并与同比例下的c-C_(4)F_(8)/CF_(3)I/CO_(2)三元混合气体的微观参数进行了对比和分析。在约化电场强度E/N低于418 Td时,从扩散系数、电子漂移速度的角度上来看,C_(3)F_(8)三元混合气体的性能优于c-C_(4)F_(8)三元混合气体,在C_(3)F_(8)比例低于7%时,C_(3)F_(8)三元混合气体的绝缘强度高于30%SF_(6)/70%CO_(2)的混合气体,此时的三元混合气体在中低压设备中具有一定的应用潜力。此外,当C_(3)F_(8)气体体积分数为10%时,三元混合气体协同性最好。文中的研究从理论上验证了C_(3)F_(8)/CF_(3)I/CO_(2)替代SF_(6)的可能性。

球形氮化硼/环氧复合材料的制备及绝缘性能研究

针对常规片状氮化硼比表面积大,与环氧树脂复合时会急剧增大树脂黏度的问题,本研究制备了球形氮化硼,并将其作为填料与环氧树脂复合制备了球形氮化硼/环氧复合材料。研究了球形氮化硼/环氧复合材料的制备工艺和固化特性,对比研究了片状/球形氮化硼填料的形貌和填充量对环氧树脂复合材料力学性能和电学性能的影响规律。结果表明:随着反应温度升高,环氧树脂的固化度呈现“S”型曲线变化,整个固化过程可大致分为“慢-快-慢”3个阶段。力学性能方面,加入少量氮化硼可以提高环氧树脂复合材料的力学性能;高填充量时,球形氮化硼/环氧复合材料比片状氮化硼/环氧复合材料具有更优异的力学性能。电气性能方面,环氧树脂复合材料的相对介电常数随填料含量的增加而增大,介质损耗因数均低于0.02;与片状氮化硼/环氧复合材料相比,球形氮化硼/环氧复合材料的“填料-树脂”界面减少,具有更低的相对介电常数和介质损耗因数;添加适量的氮化硼能够显著提高复合材料的体积电阻率和电气强度。

固化制度调控双酚A环氧树脂/酸酐体系绝缘性能的研究进展

酸酐固化双酚-A环氧树脂由于其优异的绝缘、热学以及机械性能,被广泛应用于电气设备的支撑、绝缘和密封等关键部件。然而极端运行环境与紧凑化设计趋势下,环氧树脂绝缘经常发生过热和击穿故障,严重威胁电气设备的安全稳定运行。以环氧树脂体系原料混合比、固化时间与温度组合为核心的固化制度是决定环氧树脂微观结构的关键因素,也直接影响其宏观性能。本文介绍了酸酐固化双酚-A环氧树脂固化动力学模型的演变过程,研究结果表明双酚-A环氧树脂/酸酐体系需考虑前后固化过程分阶段拟合其动力学参数。基于不同的混合比以及固化时间和温度组合,重点论述了固化制度对双酚-A环氧树脂/酸酐体系绝缘性能的影响规律,讨论了固化状态相关微观结构对绝缘性能的调控机制。相关研究结果有望为高端电工环氧树脂应用提供配方选型和工艺优化等方面的参考。

微观结构对双向拉伸聚丙烯薄膜绝缘性能的影响

近年来,电网的快速发展对电力电容器提出了更高要求。作为电容器的核心介质材料——双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜,其绝缘性能直接决定了电容器的储能密度和运行可靠性。为探究BOPP的微观结构对其绝缘性能的影响,选取了3种由相同PP树脂经不同厂家制作得到的BOPP薄膜,对其表面形貌、结晶特性、取向度及电学性能进行了测试分析。结果表明:结晶度、片晶厚度、取向度及玻璃化转变温度的提升使得BOPP薄膜具有更高的直流击穿场强。进一步通过电导测试获取载流子的宏观迁移特性,并采用动态热机械分析测试(DMA)和表面电位衰减测试(SPD)研究载流子的迁移过程。体积电导率的测试结果表明BOPP薄膜的电导机制以跳跃电导为主。陷阱参数和分子链段运动活化能的计算结果阐明了微观结构对BOPP薄膜绝缘性能的影响机制,有序规整的微观结构减小了BOPP薄膜的浅陷阱密度,提高了分子链段运动活化能,使载流子的跨链迁移和沿链迁移过程受到抑制,最终体现为电导率的下降与击穿场强的提高。

电子束熔融辐照对EVA绝缘性能的影响

采用电子束熔融辐照的方法对EVA材料进行辐照改性,研究不同辐照剂量对EVA样品凝胶含量、力学性能、体积电阻率、介电性能、击穿特性和分子结构的影响。结果表明:EVA样品的凝胶含量随着辐照剂量的增加先升高后降低,在辐照剂量为100 kGy时,凝胶含量达到了95.7%;辐照会降低EVA样品的断裂伸长率,而拉伸强度随着辐照剂量的增加先升高后降低;辐照后EVA样品的绝缘性能均有不同程度的提高,随着辐照剂量的增加,体积电阻率先增大后减小,介电常数先减小后增大,电气强度先增大后减小。

热-应力老化作用对电容器用BOPP薄膜绝缘性能的影响

为了研究热-应力老化作用对电容器用双向拉伸聚丙烯(biaxially oriented polypropylene,BOPP)薄膜绝缘性能的影响,本文对电容器用厚度为7.8μm的BOPP薄膜进行120℃下单向拉伸,在应力分别为0、10、20、40 N下进行168 h的老化处理,利用万能材料试验机测试了其拉伸应力应变特性,在85℃条件下测试了试样的电导率、介电常数和直流击穿等电气特性,并通过热刺激去极化电流分析了热-应力老化作用对BOPP薄膜陷阱特性的影响。结果表明:热-应力的老化作用导致BOPP薄膜电导率明显上升,热的作用导致介电常数的下降,单向应力的作用导致介电常数的上升。此外,热刺激去极化电流测试结果表明,热-应力老化作用导致BOPP薄膜中能级较深陷阱密度显著上升。上述结果表明,热-应力老化作用导致电容器用BOPP薄膜电气性能下降,应增强对其重视和研究。

磁控溅射氧化硅和氧化硅/氮化硅/氧化硅薄膜绝缘性能的研究

研究了磁控溅射氧化硅(SiO_(2))单层和氧化硅/氮化硅(Si_(3)N_(4))/氧化硅(ONO叠层)的绝缘性能,对多批次、尺寸为4.5 cm×3.5 cm的SiO_(2)单层和ONO叠层进行了绝缘电阻测试。结果表明:ONO叠层的全域绝缘样品比例高于SiO_(2)单层的全域绝缘样品比例,且不同批次ONO叠层的绝缘性能更加稳定;相比于SiO_(2)单层,ONO叠层的桥氧伸缩振动信号(A峰)位置蓝移,氧空位缺陷相关信号(B峰)和非桥氧伸缩振动信号(C峰)相对于桥氧弯曲振动信号(D峰)较弱,说明ONO叠层的原子缺陷(氧空位、非桥氧等)较少,其原因为添加Si_(3)N_(4)夹层能够在化学上阻断SiO_(2)缺陷扩展;通过定量化A峰位置、D峰与B峰强度之比、D峰与C峰强度之比三个参数,获得了无损评估SiO_(2)单层和ONO叠层绝缘性能的指标。

Cr_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-MgO三元烧结助剂对99氧化铝陶瓷微波介电及绝缘性能的影响

采用常压烧结,在1480、1500、1530、1550℃下制备了Cr_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-Mg O共掺的99氧化铝陶瓷,研究了不同含量的Cr_(2)O_(3)掺杂对99氧化铝陶瓷的致密化、微观结构、微波介电性能和绝缘性能的影响。结果发现:适量的Cr_(2)O_(3)、Y_(2)O_(3)和MgO会促进烧结,减少晶粒间的空隙,提升致密度,进而提升各项性能。当w(Cr_(2)O_(3))=0.4%、w(Y_(2)O_(3))=0.24%、w(MgO)=0.16%,烧结温度为1530℃时,密度为3.919 cm^(3)、介电常数εr为9.985、介电损耗tanδ值为0.0005、击穿电压为25.3 kV。Cr_(2)O_(3)掺杂使得99氧化铝陶瓷微波介电和绝缘性能提升,在电子封装材料中有良好的应用前景。

散热型金属基覆铜板的绝缘性能

绝缘性能是散热型金属基覆铜板材料的一个非常关键的特性。随着电子产品工作电压的不断提高,对材料绝缘性能的要求也越来越高,而湿、热和持续电压等应用环境都会对材料的绝缘性能产生一定程度的负面影响。从绝缘层厚度、回流焊接、热氧老化、高温高湿加偏压等方面对金属基覆铜板材料绝缘性能的影响进行研究和测试,为材料选型和应用提供必要的参考依据。

改性硅溶胶封孔剂对多孔Al_(2)O_(3)陶瓷绝缘性能和微观结构的影响

采用甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷对硅溶胶进行改性制得有机硅改性硅溶胶封孔剂,并通过浸渍和加热固化的方法对多孔Al_(2)O_(3)陶瓷片进行封孔处理。研究了固化温度和固化时间对封孔Al_(2)O_(3)陶瓷片绝缘性能的影响,并对多孔Al_(2)O_(3)陶瓷片封孔前后的微观结构进行了表征。结果表明,较佳封孔条件为固化温度120℃、固化时间60 min,此时封孔Al_(2)O_(3)陶瓷片的直流和交流击穿电压分别达到最大值10.76 kV和6.01 kV,1000 V绝缘电阻不低于9999 MΩ。封孔Al_(2)O_(3)陶瓷片表面为改性硅溶胶涂层,呈致密无孔隙状态且与基体结合紧密,涂层厚度约为25μm,表面水接触角提高到86.93°,封孔层深度约为10μm。

高压直流金属化薄膜电容器绝缘性能提升方法研究进展

金属化薄膜电容器因其具有优异的绝缘特性与自愈性能,被广泛用作高压直流输电等先进能源系统的核心设备,其绝缘介质聚丙烯薄膜是制约电容器安全可靠运行的重要因素。文中系统梳理了高压直流电容器用金属化聚丙烯薄膜的研究进展,基于聚丙烯薄膜的微观结构、运行工况及电极设计,提出了薄膜介质目前面临的风险及挑战。总结了提升聚丙烯薄膜耐受极端环境的绝缘改性方法,介绍了基于微观结构调控、本体掺杂、界面改性及多层结构设计的聚丙烯薄膜材料改性方法,并阐述了复合薄膜设计、安全膜设计、方阻设计等金属电极设计方法的发展进程。该研究将为服役于高压直流输电系统中电容器的绝缘设计、生产和运行维护提供参考。

变压器油间气泡局部放电对绝缘性能的影响

准确描述电力变压器匝间短路故障时油中产生的气泡对绕组间绝缘性能的影响,对其稳定运行具有重要意义。针对变压器绕组匝间短路故障,首先建立瞬态模式下变压器“电路-磁场”的多物理场耦合模型,探究故障情况下变压器绕组的电流和电磁特征;进而建立变压器匝间短路建模,磁电耦合及场强分布,进一步分析变压器油中气泡的放电特性,最后利用COMSOL软件建立仿真模型。将收集到的一台油浸式变压器连续运行数据及筛选出的低压短路故障时的数据进行仿真。仿真结果表明:电场在穿过气泡时会产生畸变,场强瞬间增大,并且电场的畸变次数随着气泡数量的增加而增多,匝间变压器油绝缘强度下降,对变压器的绝缘性能造成较大影响。

纳米二氧化硅交联聚乙烯复合材料的制备及其绝缘性能研究

交联聚乙烯(XLPE)是一种广泛应用于中高压电缆导体部分绝缘的主体聚合物,可用于地下配电系统和输电电缆的绝缘。然而,由于连续载荷、热应力、电应力和机械应力的作用,交联聚乙烯的化学成分和形态会发生变化,从而导致失效。在XLPE基体中引入纳米二氧化硅以期提高XLPE的绝缘性能。通过在XLPE基体中添加不同量的二氧化硅纳米填料,研究二氧化硅纳米填料对XLPE的局部放电强度和介电击穿强度的影响。结果表明:添加质量分数1%二氧化硅纳米填料的XLPE纳米复合材料与其他复合材料相比,最大局部放电值最低。当二氧化硅纳米填料的分散量为1%(质量分数)时,交联聚乙烯的介电击穿强度显著提高。然而,当纳米填料质量分数提高为3%和5%时,趋势趋于饱和,变化不显著。

多测点铠装热电偶绝缘性能改进研究

多测点铠装热电偶温度传感器是航空发动机某截面全周向集成温度测量的专用特殊传感器,绝缘性能是影响其测温精度的关键因素之一。该文首先从产品结构和工作原理等方面分析绝缘性能的影响因素,在此基础上,分别对传感器输入端、传输端、输出端三部分进行结构和工艺分析,开展试验验证,并提出相应改进措施,以从各方面提升传感器绝缘性能。该文提出的改进措施对于指导其他同类铠装热电偶温度传感器性能提升也具有指导意义。

CF_(3)I混合气体绝缘性能分析

CF_(3)I气体全球增温潜能值极低且绝缘性能极好,成为SF_(6)气体潜在替代气体之一。利用BOLSIG+软件求解CF_(3)I-CO_(2)、CF_(3)I-N_(2)混合气体在0.1 MPa、300 K条件下的二项近似Boltzmann方程,得到不同比例下CF_(3)I混合气体的折合电离系数、折合吸附系数、折合有效电离系数、折合临界击穿场强,对比分析两种混合气体的绝缘性能,得到CF_(3)I-N_(2)混合气体更有可能成为SF_(6)气体的替代气体的结论。

基于低频信号响应的高压开关柜绝缘性能检测方法

当前高压开关柜绝缘性能检测放电位置一般是独立设定形式,检测范围受限制,导致绝缘性能自检均值差增加,为此提出基于低频信号响应的高压开关柜绝缘性能检测方法设计研究。根据当前的检测需求,利用超声波覆盖感应技术进行多目标检测,打破了传统检测范围的限制,并精准标定了放电位置的多目标,以此为基础,构建了TEV+低频信号响应开关柜绝缘性能检测模型,通过动态趋势持续解析完善检测结果。测试结果表明:针对选定的4个高压开关柜,经过三个周期的测定与处理,最终得出的绝缘性能自检均值差被较好地控制在0.9以下,说明此次结合低频信号响应原理,所设计的高压开关柜绝缘性能检测方法更加灵活、多变,自身具有较强针对性,具有实际的应用价值。

高压试验对发变组绝缘性能的影响及评估研究

发变组是电网中的核心部件,其绝缘特性的稳定与可靠直接关系到整个电网的安全稳定。但在实际生产过程中,发变组易受高温、湿度等多种外界因素的作用,致使发变组的绝缘特性逐步退化。因此,对发变组的绝缘特性进行评价和研究,以便更好地了解发变组在运行中的运行状况,具有十分重要的意义。高压试验是一种常用的评价方法,能够在真实工作条件下,对发变组的绝缘特性进行测试,并对其进行可靠性分析。在此背景下,本文将简要概述高压试验对发变组绝缘性能的影响及评估研究,旨在为相关从业人员提供书面参考。

封孔工艺对6061铝合金硬质氧化膜绝缘性能的影响

6061铝合金硬质氧化之后,可以通过不同的封孔工艺提高硬质氧化膜绝缘性能。通过试验,分析不同封孔工艺对硬质氧化膜绝缘性能的影响。试验结果表明,常温封孔时间为30 min时,击穿电压达到1542 V。常温封孔之后增加热水洗,可以显著提高硬质氧化膜绝缘性能。热水洗时间为10 min时,击穿电压由为2199 V。在60 min内,沸水封孔时间与击穿电压成正相关,封闭速率约为1μm/min。沸水封孔时间为60 min时,击穿电压为1909 V。石蜡封孔为填充型机理,击穿电压随封孔时间而产生的变化不大。