基于超声的锂离子电池微过充循环老化特性

由于锂离子电池单体之间的不一致性、充电器故障以及电池管理系统失效等问题,导致电池在使用过程中可能发生微过充电循环,加速电池老化。超声检测技术因其检测速度块、成本低、检测精度高等优点,在电池检测领域已得到广泛应用。该文通过超声飞行时间和幅值的变化,研究锂离子电池在不同微过充电压(4.6、4.65、4.7 V)循环下的老化特性。实验结果表明,电池容量随着过充电深度和循环次数的增加而显著下降。在循环过程中,飞行时间和振幅对过充电引起电池老化的状态表现的十分敏感,并且飞行时间受温度影响较大。随着过充电程度和循环次数的增加,超声信号逐渐衰减、幅值降低、飞行时间增大。不同程度的微过充电引起电池老化的机理也不相同。结果表明,超声信号与不同过充电程度引起的电池老化状态关系紧密,同时也可为电池健康状态估计以及过充电预警提供参考。

油浸式变压器复合酯类环保绝缘油介电与老化特性

天然酯绝缘油因其高闪点、环境友好,满足电力行业标准规定的理化与电气性能,已在配电和电力变压器得到了应用,但其仍面临运动粘度大、介质损耗高以及抗氧化性有待提升等难题。为解决上述难题,本文作者从液体成分角度分析了酯类油及其复合物的基础理化特性与抗氧化性能,以棉籽油、菜籽油、FR3和三羟甲基丙烷三酸酯为研究对象,获得酯类油组分与理化、介电性能的关系以及复合酯类油热老化特性。结果表明,在热老化过程中油品抗老化特性主要取决于油品自身的氧化安定性,混合油的氧化安定性高于天然酯,其老化过程中性能相对稳定。三羟甲基丙烷三酸酯的饱和水溶解度虽然远高于天然酯,但在油纸老化过程中两种油浸纸的聚合度变化相差不大。

基于变分深度嵌入-带有梯度惩罚的生成对抗网络的锂离子电池老化特性建模

锂离子电池老化实验是研究电池老化性能的基本手段,但针对大量电池的老化实验一般很耗时。为了节约时间和测试成本,获得更多电池数据,该文将变分深度嵌入(VaDE)模型与带有梯度惩罚的生成对抗网络(WGANGP)相结合,组成VaDE-WGANGP架构,进而基于该生成模型设计了一种电池老化特性建模与数据生成的方法。该文以一套开放的电池全寿命周期测试数据集为依据展开研究,首先,将电池放电过程中的电压、电流和放电容量这三个外特性作为模型的输入,通过VaDE的编码器将原始数据映射到隐空间,再通过优化获得符合特定规则的分布;然后,通过一定方式对该分布空间进行采样,并将采样所得的隐变量输入解码器中进行数据生成;后续数据测试表明,VaDE-WGANGP在电池外特性数据生成上具有较好的性能,可以实现对电池老化过程中基础外特性的模拟,在数据量不足时也可以为某些数据驱动算法提供有效的扩展数据资源。

车载电缆终端应控管热老化特性及对绝缘性能的影响

为研究车载电缆终端应控管热老化条件下的特性及热老化作用下的电缆终端绝缘性能,首先,通过试验研究确定车载电缆终端应控管宏观介电特性及微观老化规律;其次,基于对热老化下应控管材料电导、极化和损耗特性测试进行分析,得到不同老化周期下的介电特性曲线;最后,建立考虑应控管老化特性的车载电缆终端电场有限元模型,并基于热老化下介电参数计算应控管电缆终端电场分布.研究表明:140℃老化条件下电导率上升趋势最为显著,50 kV/m场强下电导率达到最大值1.1×10^(−10)S/m,高温(140℃)老化20 d时,相对介电常数达到最小值14.00,此外,热解反应过程中聚合物长链折叠、断裂等陷阱阻碍作用增强,介质损耗有所增大;在应控管官能团特性及微观形貌上,热老化导致应控管材料烯烃类聚合物发生热解聚反应,形成化学立体缺陷,且加剧应控管试样表面聚合物球晶的裂解以及无机氧化产物的生成,试样表面理化特性发生变化.仿真发现,在热老化条件下电缆终端内部电场畸变区域呈现扩大的趋势,电场畸变区域沿应控管向终端高压方向不断爬伸,最终稳定在乙丙橡胶主绝缘层与应控管的交界处.

锂离子电池微过充循环老化特性与失效机理研究

锂离子电池在实际工作中会因为电池组的不一致性或充电系统故障而出现微过充现象,长期循环会引发安全隐患。为探究微过充循环对锂离子电池老化特性及其失效机理的影响,将电池分别过充至不同截止电压,应用电化学阻抗谱、弛豫时间分布和容量增量分析等技术对其进行老化分析,并结合拆解后电极的扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)表征加以验证。实验结果表明,与正常循环相比,微过充循环会显著加速电池老化,导致电池比容量衰减速度加快;随着循环次数的增加,电池内部的可用锂离子和活性材料不断消耗,电池各类阻抗明显增加,其中4.5 V微过充循环电池的电荷转移电阻较初始状态增加了196.15%;微过充循环还会加剧电池极化现象,降低材料的循环稳定性;微过充循环后,电池的活性材料逐渐从集流体上脱落,正极材料的活性颗粒破裂,负极材料表面固体电解质界面(SEI)膜增厚,F、P元素含量显著增加。

水分侵入下复合绝缘横担FRP/RPUF界面的老化特性研究

为研究水分侵入下复合绝缘横FRP/RPUF界面的老化特性,制备了FRP/RPUF界面试样,采用湿热老化方法加速水分在FRP/RPUF界面中的侵入与破坏进程;通过吸水率、剪切强度及泄漏电流测试结果,结合SEM、FTIR和TGA等表征技术,分析水分侵入下担FRP/RPUF界面的老化特性。结果表明:水分侵入会使FRP/RPUF界面受潮塑化,并使界面剪切强度降低、泄漏电流增大,但上述破坏作用会随着水分散失而减弱;水分还会使FRP/RPUF界面材料发生水解反应,造成局部缺陷,同时使杂质离子增多,进一步破坏界面的力学性能与电气性能。

聚氨酯改性沥青的抗老化特性研究

通过旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT)和压力老化试验(PAV)模拟沥青中长期老化过程,结合动态剪切流变、弯曲梁流变试验和傅里叶变换红外光谱,分析聚氨酯改性沥青的基本性能、流变特性及老化机理。结果表明:与5%SBS改性沥青相比,30%聚氨酯改性沥青老化后性能损失较小,热稳定性较好;聚氨酯改性沥青高温性能与SBS改性沥青相当;聚氨酯使得基质沥青复数模量中弹性成分显著增多,其疲劳性能与SBS改性沥青相当;聚氨酯可显著改善基质沥青的低温流变性能,聚氨酯改性沥青比SBS改性沥青具有更好的低温性能;PAV老化后聚氨酯改性沥青中的羰基、羟基和羧基化合物明显增多,聚氨酯材料PAV老化后羰基/苯环比值显著增大。

不同储藏温度对吐司老化特性的影响

为探究储藏温度对吐司老化特性的影响,测定吐司在不同储藏温度(-18、4、10、15、20、25℃)下的质构特性、水分含量、水分迁移、老化焓变以及老化速率的变化。结果表明:4~10℃是吐司老化最快的温度区间,此温度区间内吐司储藏后的质构特性最差,水分迁移受限,水分散失、老化焓值和老化速率更大。随着储藏温度升高,吐司表现出良好的抗老化性;但综合全部结果考虑,-18℃下冷冻储藏对吐司品质保持效果更优。

特殊环境下复合绝缘子老化特性及检测方法研究进展

复合绝缘子老化会造成表面疏水性降低等问题,严重危害了输配电线路外绝缘的可靠性。本文针对特殊环境下复合绝缘子严峻的老化问题,从特殊环境老化特性、老化检测方法、重点研究方向进行了分类论述。首先,分析了湿热、盐雾、酸性和强辐射环境等特殊环境下复合绝缘子的老化特性研究进展,总结得出应注重提高特殊环境下硅橡胶材料的抗老化性能。其次介绍了现阶段复合绝缘子老化检测方法,从技术手段上可分为非接触式表征和采集样本试验室表征两大类,考虑在线监测需求和复合绝缘子具有疏水恢复性,提出非接触老化表征方法是评估复合绝缘子老化的首选方法。最后综合调研结果,以热带海洋环境为例提出复合绝缘材料环境适应性的重点研究方向,为领域学者提供一定的参考。

速溶高黏沥青的老化特性分析

速溶高黏沥青具有生产简单、存储稳定性高等优势。文章以自主研发的速溶改性剂制备了不同掺量的速溶高黏沥青,基于扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)试验,并通过频率和时间的扫描测试,分析了改性剂掺量对其老化后流变性能的影响。结果表明:速溶高黏沥青的路用性能优于常见的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene Butadiene Styrene, SBS)改性沥青;随着老化的发生,速溶高黏沥青的微观特征由微观结构致密、表面光滑状态向出现裂纹转变,且严重程度因老化而加剧;改性剂掺量的增加对提升抗老化能力效果明显,SEM频率和时间扫描的测试结果均验证了这一规律。

SBS改性沥青老化特性综合评价研究——以甘肃省为例

沥青路面在施工和服役过程中会产生不同程度的老化,为准确评价甘肃省日照时数长、紫外光强度高特殊自然条件下SBS改性沥青路面路用性能衰减情况,建立了适应甘肃省自然条件的热老化加紫外光室内模拟老化条件,并在此基础上进行了常规、红外光谱、凝胶色谱性能试验。常规性能试验结果表明,SBS改性沥青耦合老化后,针入度、延度降低,软化点、旋转黏度增大,延度损失尤为严重。红外光谱试验结果表明SBS改性老化主要以吸氧反应为主,没有产生新的官能团,但各沥青特征官能团吸收峰的变化速度有所不同。凝胶色谱试验结果表明,老化后SBS改性沥青分子量整体呈现下降的趋势,且老化沥青中的分子尺寸有所增大。

变压器油纸绝缘热老化特性及特征量研究

对25#变压器矿物油、以BIOTEMP为代表的植物绝缘油、普通牛皮纸和热稳定绝缘纸材料构成的油纸绝缘试品进行了加速热老化实验,对老化过程中绝缘纸的聚合度变化规律及老化特性进行了对比分析,并对油中水分、糠醛含量这两个重要的老化特征参量的变化规律及其与聚合度的相关性关系进行了研究。研究的主要目的是探索新型绝缘材料的老化特性,为传统的老化特征参量应用于新型油纸复合绝缘材料构成的变压器老化诊断提供依据,并为拓展变压器寿命预测理论奠定基础。

基于局部放电和超声波法研究大电机定子绝缘的老化特性

对谏壁电厂 7号机 (18kV ,30 0MW )更换线棒进行了多因子加速老化试验 ,在线棒的不同老化阶段进行了局部放电和超声波声速试验。试验发现 ,局部放电平均值是反映绝缘缺陷最好的参数 ,在局部放电统计参数中 ,放电平均值相位分布的偏斜度最能反映绝缘的老化程度。超声波声速试验的结果显示出 ,超声波声速可以表征发电机定子绝缘老化状态 ;随着线棒老化时间增长 ,其超声波声速明显降低。两项试验结果一致地表明 。

方波脉冲电压下聚酰亚胺材料的老化特性

为研究变频电机的匝间绝缘特性,在方波脉冲电压下,采用电热联合法对100HN绞线对和100CR绞线对进行老化试验,测试了各老化阶段其介质损耗特性和局部放电(PD)参量。试验结果表明:随着老化时间的增加,2种绞线对的介质损耗都增大,且局部放电的平均放电量和放电次数也都随之增大。但由于100CR中的纳米粒子周围形成了大量含有浅陷阱的界面区域,这些区域对电荷的输运能力较强,因此同一老化条件下,与100CR绞线对相比,100HN绞线对的介质损耗较大,局部放电的放电次数较多,平均放电量较小。此外,纳米粒子的协同效应有助于保护聚酰亚胺基体,延长100CR绞线对的绝缘寿命。

多聚磷酸复合SBS改性沥青流变性能及抗老化特性

采用动态剪切流变和弯曲梁流变试验,对多聚磷酸(PPA)复合SBS改性沥青在高、低温下的流变特性进行了研究,并与硫磺复合SBS改性沥青进行了对比分析.通过傅里叶红外光谱分析仪对不同原样沥青、旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT)以及压力加速老化试验(PAV)后沥青中含有的与老化有关的官能团进行了分析.结果表明:添加适量的PPA可明显改善沥青的高温性能;相对于硫磺复合SBS改性沥青,PPA复合SBS改性沥青具有较好的高温性能,但低温性能相对较差;随着SBS掺量的增加,PPA复合SBS改性沥青的低温性能随之增强;经过短长期老化后PPA复合SBS改性沥青的亚砜基指数变化很小,其抗老化性能得到改善.

淀粉糊物系及其老化特性研究

本文研究了淀粉糊的物系结构及淀粉糊的老化特性。在淀粉糊的非均相物系中 ,包含了直链淀粉溶液组成的分散体系 (连续相 )以及由支链淀粉团块和直链淀粉胶体组成的分散相。在存放过程中 ,连续相中的直链淀粉一部分参与了胶体的形成与成长 ,另一部分则产生重结晶。随存放时间 ,胶体结点尺寸、网络区域会逐渐长大、结点间距缩小 ,各团块之间会相互作用 ,产生凝聚 ,从而使淀粉糊的非均相性进一步增加。在存放后期 ,支链淀粉颗粒外围也会产生胶体现象。在淀粉糊的形成和老化过程中经历了从有序结构到无序结构 。

基于电导电流测试的硅橡胶复合绝缘子伞群材料老化特性分析

为利用电导电流测试手段探究复合绝缘子伞群材料的老化特性,以现场运行的复合绝缘子为试验对象进行研究。通过电导电流测试得到相关试样的电老化阈值,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性的影响规律,并利用傅里叶红外光谱技术分析了相关基团的变化情况。试验表明,绝缘子串上场强分布高的位置、运行年限较长的绝缘子及运行地区环境污秽严重的绝缘子,其伞群材料的电老化阈值较低、电导电流较大且内部陷阱数量较多;运行电压等级对绝缘子老化程度的影响较小。利用电老化阈值评估伞群试样的老化状态与傅里叶红外光谱分析结果具有高度的一致性,表明通过硅橡胶伞群材料的电导电流测试得到的电老化阈值,可以反映复合绝缘子伞群材料的老化特性。

铜对不同组合变压器油纸绝缘系统热老化特性的影响

针对近几年国内外出现的一种新的绝缘故障——铜类产物在绝缘纸表面的沉积引起高压绕组、套管等油纸绝缘装置失效,为了掌握铜对油纸复合绝缘系统热老化特性的影响规律,利用#25环烷基绝缘油、#25石蜡基绝缘油、普通绝缘纸、电工用铜组成含铜与不含铜的4种油纸绝缘试品,在110°C和130°C下进行热老化对照试验。分析了老化过程中绝缘油酸值、油击穿电压、绝缘纸微水质量分数等老化特征参数的变化规律;研究了绝缘油中溶解的铜类产物质量分数和绝缘纸表面铜类产物质量分数的变化规律。结果表明:铜的存在使油酸值和纸中微水质量分数升高;温度越高,铜的影响越明显;与环烷基绝缘油相比,石蜡基绝缘油在热老化过程中酸值更高;油中铜类产物质量分数随着老化时间的增加先上升后下降;老化时间越久,沉积在绝缘纸表面的铜类产物越多,并由内向外逐层渗透。

高压交流套管的油纸绝缘热老化特性及寿命模型研究

为研究高压交流套管的油纸绝缘热老化特性,用套管用绝缘油、绝缘纸及铝箔纸自制成样品并分别在90℃、100℃、130℃三种温度下进行加速热老化。对热老化过程中反映油纸绝缘材料样品老化状态的理化特征参数进行测试与分析。同时,对套管缩比模型在100℃进行电热联合老化实验,测试分析其在老化过程中相应的介电响应曲线,测试套管在绝缘失效并解体后的绝缘电气/理化参数。结果表明:对于套管的多层油纸屏障结构,最外层油纸绝缘是套管绝缘特性的薄弱点。油纸材料样品与套管缩比模型在老化过程中最外层绝缘纸的聚合度下降速率均最快,内层较慢,分析认为水分和油酸在各层间的分布规律是导致该现象的主要原因;相比传统的工频电容值,低频段对应的电容值对绝缘状态变化反映更为灵敏。以油纸绝缘材料样品最外层绝缘纸的聚合度随温度与时间变化数据为依据,建立了套管油纸绝缘热寿命模型,并初步验证了该模型的有效性。

恒粘天然橡胶的老化特性

研究了在天然鲜胶乳中分别加入几种不同的恒粘剂制备的恒粘天然橡胶硫化胶的热氧(热空气)、臭氧、光氧(紫外光)老化特性。结果表明,盐酸羟胺和水合联胺可改善恒粘天然橡胶(NR)的热氧老化性能,能降低臭氧和光氧老化性能;硫酸羟胺能改善恒粘NR臭氧老化性能,但对热氧和光氧老化性能产生不利影响;盐酸氨基脲在用量低时能降低恒粘NR的热氧和臭氧老化性能,但随用量的增加影响程度逐渐减小;苯胺质量分数为0.05%和0.10%时,可提高恒粘NR的热氧老化性能和降低光氧老化性能,当苯胺用量为0.20%时却降低了恒粘NR的热氧老化性能并提高光氧老化性。