复合绝缘子芯棒EP/AlN复合材料沿面闪络及破坏机理研究

复合绝缘子芯棒用环氧树脂具有机械强度高、绝缘性能好的优点,但在发热温升情况下极易产生电痕破坏,导致电网长期运行稳定性和安全性降低。因此,本文制备了不同微纳比环氧树脂/氮化铝(EP/AlN)复合材料,测试了沿面闪络及表面耐电痕特性,并结合陷阱分布特性及表面破坏参数进行分析。结果表明:随纳米颗粒掺杂比例提高,表面陷阱对电荷捕获能力下降,表面电导率有所提升,加快了表面放电进程,使闪络电压降低,单次释放能量减小;结合热导率上升共同作用,有效抑制了环氧树脂表面温升,提高了环氧树脂耐电痕性能。

基于改进多因素老化法的极寒地区复合绝缘子伞裙性能退化研究

为探明极寒地区复合绝缘子老化机理,本文采用改进多因素老化方法,研究老化时间对复合绝缘子伞裙理化性能、力学性能以及电气性能的影响规律。结果表明:随着老化时间的增加,硅橡胶材料表面出现裂纹、孔洞和颗粒物堆积等现象,憎水性明显降低,材料整体硬度增加,断裂伸长率迅速降低,力学性能明显下降。同时,硅橡胶材料的介电常数明显增大,介质损耗不断增加,深陷阱能级密度变低,浅陷阱能级密度升高,表面电导率大幅增加,闪络电压急剧下降。

基于电磁辐射时延估计的串联光伏直流电弧故障定位方法

串联直流电弧故障是光伏系统电气火灾的主要诱因,在系统运维中不仅需要识别电弧故障,更需要确定电弧故障的发生位置。针对光伏串联直流电弧故障定位问题,该文提出一种基于电弧电磁辐射信号广义互相关时延估计的故障定位方法。搭建光伏串联直流电弧故障定位试验平台,分析光伏串联直流电弧电磁辐射信号特性,其在电弧产生初期具有明显的脉冲变化特征,且电弧电磁辐射信号强度与电流变化率成正比。通过对比分析,选取性能较为均衡的Vivaldi天线进行电弧电磁辐射信号测量,其带宽为100 MHz~1 GHz。采用4根天线构成的Vivaldi天线阵列进行电弧故障定位,其天线分别位于棱长1 m的正三棱锥顶点。利用最大似然加权算法进行广义互相关时延估计的加权处理,减少信号噪声影响;同时用最小二乘法进行电弧电磁辐射信号互相关频谱峰值拟合,从而减小频谱计算中栅栏效应的影响。试验结果表明,所提方法的定位误差在15%以内,为基于电弧电磁辐射的故障定位策略应用提供了依据。

表面氟化对聚酰亚胺薄膜吸水特性及其击穿电压和表面电荷特性的影响

对于长期运行在潮湿环境中的风机和牵引电机,其绕组绝缘—聚酰亚胺薄膜极易因吸水而导致绝缘性能降低或过早失效,使系统发生绝缘故障。因此有必要研究聚酰亚胺薄膜的吸水特性及吸水之后聚酰亚胺薄膜的电气强度和表面电荷的动态变化规律。表面氟化作为一种材料表面改性方法,可以通过改变聚合物表面的化学组成而提高聚合物绝缘的整体性能。针对聚酰亚胺薄膜分别进行时间为0、15、30、45和60 min的表面氟化处理,并对氟化后聚酰亚胺薄膜的吸水特性及吸水后其相对介电常数、击穿电压和表面电荷动态特性进行研究。实验结果显示:聚酰亚胺薄膜的吸水率随着表面氟化处理时间的增加逐渐减小,试样的相对介电常数由于吸水率增加而随之增大,当氟化时间为45 min时,试样的相对介电常数最小;表面氟化处理提高了聚酰亚胺薄膜浸水后的击穿电压和表面电荷消散时间。研究结果表明聚合物表面氟化处理能够提高聚酰亚胺薄膜在潮湿环境中的绝缘性能,并为其工程应用提供了有效改性方法。

高温超导电缆发展及其应用概述

随着高温超导技术的发展,高温超导电缆已经在输电系统中有了实际应用。与传统电缆相比,高温超导电缆具有传输容量大、损耗低、体积小、重量轻、可靠性高、节约资源、环境友好等优势,有望在未来电网发展中发挥重要作用。本文介绍了高温超导电缆的结构及特点、基本设计原理、传输电流与导体层电流分布及交流损耗等技术问题,并对高温超导电缆在交流和直流输电系统中的应用以及目前世界各国对高温超导电缆的研究及成果做了介绍。

多场耦合作用下GIS/GIL气固界面绝缘性能研究评述

气体绝缘组合电器(GIS)和气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)广泛应用于长距离、大容量输电线路中。但随着电压等级和输电容量的提升,气固界面性能面临着电荷积聚与固体绝缘子老化等挑战。为了降低绝缘故障的发生,亟需开展GIS/GIL气固界面绝缘机理、测量诊断、寿命评估等相关研究。文中首先总结了气固界面电荷积聚、消散机理以及影响沿面闪络的因素,结果表明温湿度、自由基等因素通过改变绝缘子电导率对沿面闪络造成影响。并针对在役运行绝缘子,着重分析了长期运行中多物理场耦合作用下GIS/GIL中气固界面绝缘失效与老化过程。论述了传统的电学、力学等诊断方法以及新兴的光学检测法、超声检测法以及分子模拟等技术,并分析了多种寿命评估模型的原理与适用范围。最后,提出气固界面绝缘性能评估需重点关注多物理场耦合下的绝缘性能退化过程,通过多种诊断方法提取性能退化的宏观性能与微观结构参数,利用机器学习等手段建立评估物理模型和寿命预测方法等建议。

直流GIS内金属微粒研究综述:从运动特性、电荷积聚到抑制策略

在直流气体绝缘设备中,金属微粒受力启举后,很难进入静止状态,且金属微粒会引起表面电荷积聚,可能会诱发绝缘子附近电场畸变,甚至引发沿面闪络。目前,国内外学者在金属微粒对绝缘子的危害及微粒活性抑制策略等方面进行了充分并卓有成效的研究。对金属微粒荷电运动特性、微粒引起的表面电荷分布情况及金属微粒活性抑制策略进行了综述。首先探讨了金属微粒的荷电运动及受力情况,其次概述了金属微粒对电荷积聚的影响。此外,归纳了金属微粒运动的抑制措施,重点描述了微粒陷阱和电极覆膜两种方法,最后为未来的研究工作提供了一些建议。

基于EEMD-CCA组合去噪的新型配电开关柜局部放电抗干扰检测

为了实现噪声干扰条件下的配电开关柜局部放电检测,研究了基于组合去噪的配电开关柜抗干扰检测方法:首先,分析了局部放电检测原理,设计了电晕放电、内部放电、沿面放电3种典型缺陷模型及检测平台;其次,提出了一种集合经验模态分解与典型相关分析相结合的组合去噪方法,根据局部放电信号分解的本征模态函数构造多通道观测信号,进而采用典型相关分析进行盲源分离,将表征噪声的源信号删除即可实现去噪。进行了局部放电抗干扰检测实验,验证了组合去噪方法的有效性,并对比了典型缺陷下不同检测方法的效果,结果表明:暂态地电压和超声波法检测的放电幅值较大,而特高频法对微弱放电信号的检测能力更强。

复合绝缘子芯棒环氧树脂材料裂解机理研究

复合绝缘子因其优异的防污闪性能而被广泛应用于电力系统中。近年来,多起复合绝缘子芯棒酥朽断裂故障发生,严重威胁电力系统的安全稳定运行。双酚A型环氧树脂作为芯棒的主要材料,热效应与局部放电活性生成物侵蚀是环氧树脂裂解的主要因素,但其在局部放电活性生成物作用下微观层面的裂解机理尚不明确。本文为从微观层面研究局部放电活性产物对环氧树脂裂解过程的作用,基于ReaxFF力场对环氧树脂在局部放电活性产物作用下的热裂解过程进行模拟,分析裂解过程中小分子产物种类及变化趋势与局部放电活性产物对环氧树脂材料裂解过程的作用机理。局部放电活性产物氧化作用于羟基与碳氮桥键是加剧环氧树脂裂解的主要原因,其使环氧树脂交联结构的主要裂解路径发生变化,在活性产物的作用下,交联环氧树脂的热稳定性下降,其裂解小分子产物的种类与变化趋势也发生变化,裂解产物归一化分子数约上升了31%。