半导电材料在直流高场强下的空间电荷积聚诱导绝缘劣化的机理研究

电缆附件中半导电屏蔽层对电荷注入疏导能力的不同会直接影响绝缘层内部电荷量的积聚。为了探究不同半导电材料对电荷注入和疏导能力的差异,进行了直流电场下乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),硅橡胶(SR)和三元乙丙橡胶(EPDM)三种半导电材料对交联聚乙烯(XLPE)切片中积聚电荷特性影响的试验。结果表明,半导电材料的不同基料对电荷的消散能力不同。硅橡胶(SR)半导电材料对电荷的消散能力比乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和三元乙丙橡胶(EPDM)对电荷的消散能力弱,因为两种界面材料不同的分子结构决定了接触势垒,接触势垒越大,电荷越难以消散。

PPS和PTFE油中电热老化过程中的红外光谱特性

变压器油纸绝缘中的绝缘纸/板在长期运行中由于性能缺陷会劣化甚至击穿。为寻找应用于变压器的新型绝缘材料,选择JPPS(聚苯硫醚)和PTFE(聚四氟乙烯)两种聚合物材料,在实验室进行110℃和130℃加速电热老化试验,与绝缘纸对比,从红外光谱角度并结合扫描电镜和力学性能分析其老化特性。本文对三种聚合物材料的各个老化阶段的试品进行大量的红外光谱测试,发现如果材料老化后的红外光谱明显地叠加变压器油的特有吸收峰则可判断材料内部浸入了变压器油,也可通过新出现的吸收峰来推断材料老化后的生成物;根据测试结果比较了红外光谱与扫描电镜的不同,发现红外光谱与材料的机械性能有较好的相关性。这些研究有助于分析PPS和PTFE两种聚合物材料的老化特性,为判断这两种材料能否成为变压器的绝缘材料提供了依据。

10kV XLPE电缆电热老化试验设计

介绍了10 k V XLPE电缆电热老化试验的设计工作,包括试样的选择和处理,老化平台的搭建,老化条件和老化周期的确定。为了避免电缆两侧在高压下闪络,在外半导电层切口处安装应力锥。将干燥鼓风箱改造成电热老化箱,通过自行设计的高压套管将电压引入老化箱。结合XLPE结晶特性和国标的规定,选择90℃、103℃、114℃和135℃4个温度作为电缆老化的试验温度,3倍和4倍额定相电压作为老化电压。初步确定不同老化条件下的老化周期和取样阶段,在老化过程中根据实验结果对老化周期进行修正。

界面缺陷及老化状态下电力电子器件封装绝缘应力波检测与分析

电力电子器件在运行过程中会产生应力波,该信号可以表征器件的内部信息和工作状态,可用于器件的在线监测。该文首先从测量绝缘内部空间电荷的电声脉冲法原理出发,从封装绝缘的角度对脉冲边沿时刻应力波的形成机理进行了深入探讨,发现绝缘材料中空间电荷在脉冲边沿处的振动可能是应力波的发射源之一。在此基础上,设置具有单一的界面缺陷和老化缺陷的试样,进行脉冲边沿时刻的应力波检测,并将其与正常状态下的应力波进行对比,探究不同缺陷类型对应力波参数的影响。结果显示,界面缺陷会使得应力波在高频处产生新的峰,而老化缺陷则会导致应力波的频域分量向低频处集中,不同的缺陷类型与应力波的时域和频域检测结果存在良好的对应关系。该研究可为建立电力电子器件缺陷状态与应力波参数之间的关联关系奠定基础。

聚碳酸酯薄膜和聚酯薄膜在变压器油中电热老化的耐电性能对比分析

为研究聚碳酸酯(PC)薄膜和聚酯(PET)薄膜材料在变压器油中电热老化过程中的耐电性能,采用芳香纤维绝缘纸作为对比材料,通过比较3种材料分别在变压器油中90℃、110℃以及130℃下电热老化300天过程中的工频击穿电压和局部放电起始电压的变化规律,并结合扫描电镜试验进行分析。结果表明:在电热老化过程中,聚碳酸酯和聚酯薄膜的综合耐电性能优于芳香纤维绝缘纸,其中聚碳酸酯薄膜性能最优,为未来油浸式变压器选择绝缘材料提供了参考依据。

温度梯度场下电缆本体脉冲电声法空间电荷测量声波纠正

采用脉冲电声(PEA)法测量电力电缆本体空间电荷时会因电缆筒柱形结构和温度梯度场的作用而使PEA声波在电缆本体中的传播声速发生变化,导致空间电荷测量波形幅值的衰减和采样时间的变化。为此,首先研究了温度梯度场下交联聚乙烯(XLPE)电缆本体PEA测试信号的纠正问题。实验研究发现:PEA系统中声波沿XLPE电缆绝缘径向传至压电传感器时,不仅会受到与切片试样中相同的吸收衰减和散射衰减,而且会因电缆的圆柱型结构而导致声波辐射面扩大并发生扩散衰减,扩散衰减与声波所在位置的半径的平方根成反比;温度梯度场下声速沿电缆本体绝缘径向呈线性分布,且温度越高,声速就越低。然后将电缆本体中声波衰减因子离散成1个传递矩阵,针对试样处在常温和温度梯度场下的不同情况,分别在频域下获取了整个电缆本体绝缘中的空间电荷恢复方程;同时为解决不同温差下以时间为横坐标来比较空间电荷的位置分布的困难,采取将时间轴转换为对应的试样厚度方向的距离来进行比较。纠正结果表明该纠正方法是有效的。

交联聚乙烯绝缘空间电荷研究进展

综述了国内外关于交直流电场下交联聚乙烯(XLPE)绝缘的空间电荷特性的相关研究,从空间电荷的产生和测试、场强和温度对空间电荷分布的影响、微观形态和处理工艺对XLPE绝缘内空间电荷积累的影响、XLPE绝缘老化特性与空间电荷分布的关系等论述了XLPE绝缘空间电荷的研究进展,最后指出空间电荷测试技术为XLPE电缆绝缘状态评估提供了可行的手段。

工频电压下电缆本体的空间电荷测试

采用新的相位匹配方法,研制了交流电压下交联聚乙烯电缆本体的空间电荷测量装置。利用该装置进行了两组实验,以研究电缆的交流空间电荷特性。一是对电热老化90 d后的XLPE电缆进行2 h交流极化实验,二是对现场运行15年的电缆进行384 h温度梯度场下交流老化实验;在加压的过程中同时测量空间电荷。实验发现,工频50 Hz电压下电缆内部存在空间电荷;两组实验刚施加电压后,绝缘内部迅速出现随相位呈周期性变化的电荷;在第二组实验长时间老化过程中绝缘内部逐渐积累出不随相位变化的固定电荷。对于第一组实验,绘制总电荷量随交流相位的变化曲线,发现电压下降阶段的电荷多于对应相位的电压上升阶段的电荷,0°的电荷多于180°的电荷。该现象表明电荷复合滞后于电压下降,也间接证明了交流电压下空间电荷的存在。

10kV交联聚乙烯电缆本体交流电压下空间电荷测量

由于交流电压下的空间电荷在交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化过程中起到非常重要的作用,采用新研制的基于电声脉冲(PEA)法的空间电荷测量系统,对10 k V XLPE电缆本体在工频交流电压下的空间电荷进行测量。提出一种采用最高频率为200 Hz的继电器产生高压窄脉冲以及控制脉冲施加到固定工频相位的方法,实现一个工频周波下每隔22.5°为1个测试点,共计16个不同相位的空间电荷信息采集。结果表明:在外施交流电压90°和270°相位处测得的PEA信号峰幅值最大,在0°和180°相位处峰幅值最小。

脉冲电压下聚酰亚胺空间电荷密度对电荷激发分子振动的影响

脉冲电压下绝缘更易发生早期失效,严重威胁电力电子器件及装备运行的稳定性。为探究脉冲电压下绝缘失效的微观机理,本文探究了聚酰亚胺中空间电荷密度对脉冲边沿时刻电荷激发分子振动的影响,并从频域的角度阐述了脉冲电压边沿时刻分子振动机理。结果表明:在直流电压的作用下聚酰亚胺试样内部积聚大量异极性空间电荷,导致分子振动波形极性发生反转;在脉冲电压上升沿频谱中,5×10^(6)~1×10^(7)Hz频段的电压分量对分子振动起主要作用。电荷激发分子振动会使得绝缘缺陷扩大,并最终导致绝缘失效。

智能化小区对综合布线的要求及施工

系统论述了智能化小区对综合布线系统的技术性能 ,工程设计 。

电热联合老化对电缆附件应力锥处空间电荷积聚特性的影响

为研究电缆应力锥处电荷积聚效应,将10 kV交联聚乙烯电缆进行电热联合加速老化,采用电声脉冲法测试不同老化阶段的电缆应力锥处空间电荷在轴向和径向的分布规律。实验结果显示:空间电荷密度在距应力锥内侧边缘约2 cm位置最大,向轴向两侧逐渐减小;随着老化时间的增加,应力锥处的空间电荷密度逐渐增大,分布范围扩大。结合交流电压下电荷运输机制,分析得到电荷积聚的来源是空间电荷从外侧迁移至应力锥位置并发生积累。该研究可为电缆附件易发生故障原因分析提供理论参考,对于提升电缆绝缘性能具有重要现实意义和实用价值。

脉冲电压下电力电子装备绝缘电荷特性研究综述

电力电子装备长期处于高频、陡脉冲电压的运行工况下,其绝缘系统易发生早期失效,可能会威胁电力系统运行的安全性和可靠性。因此,探究脉冲电压下绝缘劣化机理对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。该文综合国内外研究现状,介绍了几种常见电力电子装备及其运行工况,通过对绝缘体击穿与沿面闪络影响机理的论述,揭示了电荷行为对绝缘劣化的重要作用,阐述了脉冲电压参数对电荷特性影响的研究进展,并对目前研究存在的不足进行了总结与探讨。未来应提升脉冲电压下电荷测试技术,明确脉冲边沿时刻电荷动态特性,以阐明绝缘劣化机理。这些研究成果将为脉冲电压下电力电子装备绝缘材料和电力系统的优化设计提供参考和理论指导。

直流电场下油纸绝缘楔形油隙局部放电仿真研究

换流变压器是特高压直流设备的重要组成部分,在不均匀电场作用下,换流变压器中会发生局部放电现象,可用楔形电极模型进行模拟。为研究油纸绝缘在楔形电极的局部放电特性,基于双极性电荷输运和流体动力学漂移扩散理论建立二维轴对称仿真模型,计算获得纳秒尺度下的微观放电图像,得到空间电荷和电场强度分布的变化过程,并讨论电压幅值、电荷迁移率、油纸界面电荷等影响因素对局部放电特性的影响。仿真结果显示,楔形油隙的放电发展过程主要分为油中电晕、油纸界面水平沿面放电和绝缘纸纵向放电3个阶段。油纸界面闪络电压随纸中电荷迁移率的增大呈现出先增大再减小的变化规律,当纸板的电子迁移率和空穴迁移率为10^(-13) m^(2)×v^(-1)×s^(-1)时,横向放电发展受到抑制,闪络电压最高;变压器油的电荷迁移率对放电过程影响较小。放电滞留在纸板表面的正极性界面电荷形成电荷“屏蔽层”,对下一次的放电发展起到抑制作用,导致放电横向发展的速度和范围均随界面电荷量的增加而降低。该文的研究结果对阐明楔形电极的放电机理具有重要理论意义。

交直流复合电压下换流变绝缘纸板凹陷放电特性的模拟研究

换流变压器的阀侧绝缘主要承受交直流复合电压,这种电压所引起的局部放电与纯交流或纯直流电压所引起的明显不同。基于流体动力学漂移-扩散方程和双极性电荷传输方程的仿真模型能反映电场强度和电荷密度的分布,所以局部放电的产生和发展能被有效描述。该文首先用实验结果验证仿真理论的可行性,然后建立纸板因电老化而存在凹陷的仿真模型,并先后施加多种交直流复合电压。不仅研究了沿面放电在凹陷中的形成和发展过程,还探讨了瞬时电压、几何参数、电压比例和介电常数等因素的变化对局部放电的影响。对沿面放电的研究能部分揭示换流变压器阀侧局部放电的物理过程和影响因素,有利于绝缘结构的优化和沿面放电机理的进一步研究。

基于电致发光相位谱对电缆绝缘交流空间电荷特性的研究

为研究交联聚乙烯(XLPE)电缆的绝缘性能,针对电热老化后的电缆绝缘试样开展电致发光测试,获得不同电压等级下的电致发光光谱和相位谱,分析电致发光光谱相位超前于交流电压相位的原因。结果表明:电缆绝缘在电热老化过程中发生氧化产生羰基;由于电缆绝缘制造过程中的残余交联副产物老化后分解形成杂质,使得电缆绝缘材料在交流电压作用下承受强烈的空间电荷作用,从而导致电缆绝缘交联聚乙烯的电致发光相位超前量远大于低密度聚乙烯。

特高压混合无功补偿对单相接地故障开断特性的影响研究

针对配备有混合无功补偿的特高压输电线路发生单相接地故障情况,分析了特高压混合无功补偿对单相接地故障开断特性的影响。参考晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程的参数,简化了特高压输电线路单相接地故障的等效模型。采用等值集中参数电路的方法,推导出影响单相接地故障开断特性的计算公式,从而给出描述开断特性相关参数与混合无功补偿之间严格的数学表达式。基于这些理论公式,并与有关的仿真结果进行比较,得到混合无功补偿对发生单相接地故障线路的开断特性的影响,验证了分析方法的有效性。研究结果可为混合无功补偿在特高压输电工程中的应用提供分析和理论依据。

脉冲电压下聚酰亚胺空间电荷行为及其机理研究

电力电子装备长期处于高重复频率、陡上升时间脉冲电压运行工况,绝缘更容易发生劣化和早期失效。为探究脉冲电压下绝缘失效的微观机理,对ns级别下的脉冲边沿前后空间电荷分布情况进行研究对比,探究了电场强度、硅油对脉冲边沿时刻电荷振动波形的影响。通过分析不同脉冲上升时间下的电荷振动波形及电压波形频谱、电荷积聚特性,阐明了脉冲电压边沿时刻电荷振动机理以及ns脉冲下电荷行为对绝缘劣化影响机理。研究发现,ns脉冲上升沿和下降沿前后电荷分布特性存在差异,在脉冲边沿处发现了特殊的空间电荷迁移行为;电场强度会影响异极性电荷的积累速度及积累量,从而影响电荷振动波形的形状;电极与试样之间涂敷硅油会影响电荷振动波形的极性;5×10^(6)~1×10^(7)Hz频段的电压分量对空间电荷振动起主要作用;ns脉冲电压下电荷积聚导致电场畸变更加严重。

电热老化对应力锥处空间电荷积聚规律影响与机理研究

为了研究应力锥对空间电荷积聚的影响,设计了具有应力锥结构的模型电缆。搭建平台对模型电缆进行电热联合老化,采用电声脉冲法测量老化前后空间电荷的分布情况,对比不同轴向位置和径向位置的空间电荷积聚情况。结果表明:越靠近应力锥根部,积聚的空间电荷越多,且积聚的空间电荷主要分布在电缆绝缘层靠外侧。对这一现象进行初步解释,认为是应力锥引起的电场畸变造成空间电荷容易在此区域积聚。

非线性编辑系统在新闻节目中的应用体会

非线性编辑系统已在电视台新闻节目制作中广泛应用,我台选用的是DY3000非编系统。现就我们平常在使用中涉及到的几个问题谈一点自己的制作体会。