机械应力影响环氧树脂绝缘电树枝劣化研究进展

环氧树脂凭借其优异的电气绝缘、耐热与机械性能以及良好的可塑性,被广泛应用于支撑绝缘子、绝缘拉杆等电气设备绝缘部件。随着电气设备电压等级的提高,环氧树脂绝缘部件运行工况日趋严苛,机械应力带来的绝缘失效问题更为突出。根据国内外参考文献,文中综述了机械应力下环氧树脂电树枝劣化引发绝缘击穿现象的研究进展。根据环氧树脂承受应力的不同,介绍了拉伸、压缩应力下电树枝生长的形貌特征,总结了温度工况下机械应力对电树枝生长的影响规律。基于环氧树脂分子链的物理微观结构与电荷输运特性,从能量角度探讨了绝缘材料在机械应力下的电树枝劣化机理。阐述了电气设备环氧绝缘部件的电树枝研究的关键问题与解决思路,为开发高绝缘性能的环氧树脂绝缘材料提供了参考。

220 kV电缆XLPE绝缘材料热氧老化性能对比

以进口同级材料为对比,对国产220 kV交联聚乙烯(XLPE)交流电缆绝缘料开展不同温度下的热氧老化实验,采用红外光谱、差示扫描量热法、凝胶含量、机械性能、电气性能等测试对材料热氧老化前后性能进行系统研究。结果表明,材料化学成分、结晶性能以及交联度受老化温度影响较小,而机械和电气性能变化明显。随着老化温度升高,进口料羰基指数增大更明显,2种材料凝胶含量先增大后减小,其中进口料老化前后凝胶含量均相对较低,更容易结晶。机械性能测试表明,进口料热氧老化性能相对更优,且老化前后均表现出更高的拉伸强度和断裂伸长率。2种材料热氧老化后介质损耗因数均上升,但二者差异以及由此导致的绝缘层温升不大。国产料的交流击穿场强和电树枝起始电压更高,电树枝生长更为缓慢,且无论老化与否,国产料在耐电性能上均保持明显优势。

电压稳定剂对电缆附件三元乙丙橡胶本体与绝缘界面耐电性能影响

三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)增强绝缘作为高压电缆附件中的关键部件,其电树枝化和绝缘界面沿面放电问题严重。为改善EPDM本体和绝缘界面的耐电性能,采用4种电压稳定剂对EPDM进行改性,系统地研究电压稳定剂对EPDM交流耐电树枝性能和交、直流击穿强度的影响,探究电压稳定剂的抗迁出性以及电压稳定剂对压力下EPDM直流击穿强度和沿面击穿电压的影响。结果表明,4种电压稳定剂均能提高EPDM的交流电树枝起始电压,并抑制电树枝生长;电压稳定剂对EPDM交流击穿强度改善的作用有限,但均能提高EPDM的直流击穿强度;该文所选电压稳定剂能参与交联反应并接枝在EPDM大分子上,因此具有良好的抗迁出性;随着外施压力的增大,EPDM直流击穿强度先增大、后减小,且高压力下电压稳定剂作用效果有所削弱。沿面击穿实验结果表明,4种电压稳定剂对于EPDM表面击穿电压有提高作用,且对EPDM-交联聚乙烯绝缘界面击穿电压的改善效果更加显著。

激光诱导击穿光谱结合RFE-GBDT算法定量分析稀土矿石中的Fe和Y

稀土矿组成复杂,对选矿技术要求较高,寻找一种快速检测分析稀土矿石中元素的方法对稀土矿选矿具有重要意义。激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)是检测稀土矿石中元素的一种重要手段,可以进行现场分析,无需制备复杂样品。建立了一种基于LIBS结合递归特征消除(Recursive Feature Elimination, RFE)和梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)算法的模型对稀土矿石中Fe元素和Y元素进行快速定量分析。采用激光诱导击穿光谱仪对25个样品进行光谱采集,将采集的光谱进行预处理后使用5折交叉验证对RFE阈值进行优化,再通过贝叶斯搜索对GBDT模型参数进行优化,构建了RFE-GBDT校正模型,对稀土矿石中的Fe和Y进行了定量分析并与真实值进行对比,结果表明,Fe和Y的预测决定系数(RP2)分别为0.957 1和0.930 7,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.072 7和0.022 6,说明该模型具有良好的预测性能,可以实现稀土矿石中Fe和Y的快速定量分析。

确定预应力锚索设计参数的优化方法

在水利水电工程建设中 ,通常采用预应力锚索 (杆 )加固不稳定边坡以改善其稳定性。然而 ,至今为止 ,对预应力锚固的设计大多过于保守 ,造成过多的工程浪费 ,锚固设计理论与方法有待于深入研究。通过对影响岩锚设计参数的因素分析 ,应用优化与决策理论 ,提出了岩锚设计参数的确定方法 ,建立了岩锚支护设计决策支持系统 RSASYS,为工程设计人员进行岩锚设计提供了一种新的分析方法。实践证明该方法可行并可获得巨大的经济效益。

X波段高功率微波对介质窗材料的破坏现象

在X波段微波源(频率9.4 GHz,功率1 GW)下,对4种典型介质窗材料(聚四氟乙烯、有机玻璃、低密度聚乙烯及高密度聚乙烯)在真空中进行了微波放电击穿实验,同时考虑了材料的不同表面处理工艺(表面刻槽和抛光)对其击穿特性的影响,对微波击穿后样品的表面形貌进行了宏观和微观分析,实验观测到:介质表面出现了沿微波电场方向的明显树枝状破坏现象,且材料表面处理工艺对其击穿破坏程度有显著影响,认为树枝状破坏通道与施加的微波场有着密切的关系。通过观察透明有机玻璃内部的树枝状破坏,发现树枝既沿介质表面生长,同时也向介质内部发展。提出了微波作用下介质窗击穿破坏的物理模型,认为微波电场导致树枝状破坏沿电场方向发展,而微波磁场导致树枝状向介质内部发展,并进一步给出了树枝状破坏起始和发展的可能原因。

电压稳定剂对交联聚乙烯交流绝缘性能的影响

使用电压稳定剂能有效提高交联聚乙烯（XLPE）材料的耐电树枝性能,有利于提高XLPE绝缘高压电缆的使用寿命和电压等级。为了研究电压稳定剂对XLPE交流绝缘性能的影响,选取光稳定剂UV–531、光引发剂ITX、苯偶酰和茴香偶酰4种芳香族化合物作为电压稳定剂,熔融共混到聚乙烯中制成含有电压稳定剂的XLPE材料,以纯XLPE为参照,测试了不同电压稳定剂对XLPE的电树枝起始电压、电树枝生长特性、交流击穿强度、相对介电常数和介质损耗特性的影响。结果表明：添加茴香偶酰能使XLPE的电树枝起始电压提高49%,同时能抑制电树枝的生长;4种电压稳定剂均能提高XLPE的交流击穿强度,以ITX和UV–531效果最优,分别使击穿强度提高了9.4%和8.6%;加入电压稳定剂会使XLPE的相对介电常数和介质损耗因数增大,但除ITX以外的3种电压稳定剂对XLPE的介电性能影响较小,不影响材料工频电压下的使用。

高频下电树老化引起的高密度聚乙烯击穿现象

为了分析高频下电树老化引起的高密度聚乙烯击穿现象,实验研究了冰水淬火高密度聚乙烯(HDPE)薄膜在频率50 Hz^90 kHz范围内的交流电压作用下电树老化引起的破坏现象及电树生长过程中的电树形态特性的变化。观测高频下树老化引起击穿过程中电弧运动发现:不同频率下HDPE薄膜中电树生长过程中存在树枝、树干、丛状和击穿型4种基本电树形态;在高频下不同电树形态存在形态转换的关系,且随着频率和电压的升高,相同条件下电树老化引起的击穿破坏概率大大增加。试验结果表明,在较高频率下树的形态易向击穿型发展。最后从高频电压对材料极化过程的影响及高频所引起的材料疲劳效应、热效应加剧角度出发,对在高频下电树老化易于引发击穿的特性展开了深入的讨论,解释了高频或中频电气设备易发生绝缘老化破坏的现象。

变频电机电磁线绝缘膜电树枝化击穿机理研究

阐述了调速牵引电机中电磁线绝缘破坏的问题及电树产生和发展的机理。以完好的和含有杂质的变频电机用电磁线为试样,在高压下老化直至击穿,对击穿点进行扫描电镜和能谱分析。试验结果表明,两试样的击穿均为树枝状击穿,金属杂质的存在降低了绝缘膜的电气强度。

嵌入屏障的绝缘介质中电树生长模型

利用WZ模型将绝缘介质离散化,使用分形理论讨论了绝缘介质中电树发展的随机性和确定性。在原有WZ模型的基础上引入了分布耐电强度的概念,建立了新的模型。通过此二维模型仿真了在绝缘介质中嵌入了耐电强度高于原介质的屏障后的电树生长情况。在针板电极结构下用模型仿真了在绝缘介质中所嵌入屏障耐电强度的不同对电树发展造成的不同影响,并比较了不同情况下的平均击穿距离。通过比较得出,当嵌入耐电强度远大于原介质的屏障后,电树发展过程中需要绕过屏障进行生长,从而等效于增加了原有介质的厚度,使得整个介质的绝缘性能有一定程度的提高。

LDPE中介入聚合物阻挡层后其交流电场下的电树特性分析

为了研究低密度聚乙烯(LDPE)的电树老化特性,观察电树在LDPE中的生长情况,以及在频率50Hz交流电压作用下电树老化引起的破坏现象和电树生长过程中的形态变化,采用在LDPE样品的两电极之间介入阻挡层,且阻挡层分别选用不同材质的聚合物薄膜。对介入了聚合物阻挡层的LDPE与纯LDPE样品电树的生长形态及电树的生长方向进行比对,观察阻挡层对电树的影响情况,并探讨了不同阻挡层对电树阻挡作用的差异。结果表明,当在针-板电极中放入阻挡层时,可以减缓电树的生长,对于增加其击穿时间有一定的研究价值;对击穿时间的影响取决于阻挡层材料本身的性质和结构特点以及空间电荷的作用。

交联聚乙烯绝缘中树状放电的试验研究

本文旨在阐述用快速宽频带测量系统及影视技术对交联聚乙烯绝缘材料中树状放电的试验方法。证明有丛状放电和枝状放电两种形式。给出两种放电形式的不同特征。通过测量放电脉冲参数的变化，研究树状放电的机理。从而提供探索固体有机绝缘材料老化过程检测的新途径。

盾构竖井深基坑工程风险识别与评估

随着盾构法的广泛应用,迫切需要对盾构竖井深基坑在设计与施工过程中所存在的风险进行合理评估,以指导相关单位采取动态管理和风险管理等措施的实施,从而实现快速、安全施工。结合北京市南水北调配套工程南干渠3#盾构竖井深基坑工程,并根据该工程地质特点及周边环境等条件;采用工程分解结构法(WBS)对该工程分解;然后应用故障树法(FTA)对该工程的风险事件和风险因素进行识别;最后利用综合集成评估方法,计算出该工程风险等级,结果为三级,属较高等级;该评估方法可为同类工程参考借鉴。

硫化工艺对抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆工频击穿性能的影响

为了研究不同硫化工艺对抗水树枝交联聚乙烯绝缘电缆击穿性能的影响,建立了相应的试验手段和评价程序。将使用相同导体屏蔽料、抗水树绝缘料、绝缘屏蔽料,并采用5种不同硫化工艺(A、B、C、D、E)生产的电压等级、型号规格相同且结构相似的电缆作为研究对象,每种电缆取6段作样品,共30段。分别对老化前和老化180d后的5种样品进行工频击穿试验,并观察击穿后样品切片的水树枝、界面微孔、突起和绝缘中的微孔、杂质。试验结果表明:经过180d的加速老化后,5种样品中均无微孔、界面光滑、有少量尺寸较小的杂质,不会导致击穿性能下降;不同硫化工艺生产的电缆工频击穿性能表现出明显差异,其中,A硫化工艺生产的电缆工频击穿强度下降了53.53%,击穿后的样品中观察到了水树枝,B、C硫化工艺生产的电缆工频击穿强度也有不同程度的下降,而D、E硫化工艺生产的电缆的工频击穿强度没有降低,说明硫化工艺对工频击穿强度有直接的影响,并建议实际生产中确定硫化工艺时,各区温度设定应逐渐降低,且初始硫化温度不应过低,生产线速度应适当。

应力对诱发空间电荷击穿的作用

电介质在生产和使用过程中通常会受到各种应力的作用,而应力作用与电介质的老化和击穿密切相关。本文利用电子束辐照的方法将空间电荷引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和低密度聚乙烯(LDPE)样品中,在无外加电场下通过外加应力,可能诱发空间电荷脱陷导致树枝化击穿。讨论了应力诱发空间电荷击穿的机理,分析了影响应力诱发的空间电荷击穿的诸多因素,如样品中空间电荷分布情况,机械应力的作用形式(如压缩应力或是拉伸应力),样品中的水份,样品的介电常数等因素在空间电荷树枝化击穿过程的作用。

电压稳定剂在预电应力下的集中效应及其应用

研究了针对板电极下纯聚乙烯和加电压稳定剂的聚乙烯的预电应力效应，讨论了电压稳定剂的预电应力效应产生机理，以及在塑料绝缘电缆中应用电压稳定剂预电应力效应的可能性．

高频交流电压下XLPE的电树枝形貌特征及生长机理分析

采用热压法制备XLPE试样,基于针-板电极系统研究了高频交流电压作用下XLPE中电树枝的形貌特征及生长机理。结果表明:在5 k Hz^7.5 k Hz高频交流电压作用下,XLPE中电树枝的引发时间普遍较长,所形成的电树枝形貌均为丛状或丛状-树枝状混合型电树枝。在电树枝形成的初始阶段,产生了"树干状"单枝通道,直径在数十微米数量级。随着外施电压频率的提高,电树枝的颜色加深,表明其侵蚀的区域增多;电树枝的平均生长速率也显著提高。分析认为,高频交流电压作用下XLPE中的局部放电现象是导致"树干状"单支通道和丛状电树枝的主要原因,频率提高使单位时间内发生局部放电的次数增多,进而使电树枝劣化的程度加剧。

基于WBS-RBS的地铁基坑故障树风险识别与分析

针对地铁基坑工程环境复杂、影响因素多的特点,提出以故障树分析为基础结合工作分解结构(WBS)-风险分解结构(WBS)进行风险识别的方法。此方法引入WBS-RBS将地铁基坑工程工作分解结构和风险源分解结构耦合判断并说明相应风险因素或风险事件,并按照故障树建树原则根据彼此间的逻辑关系,用逻辑门连接上下层事件,形成地铁基坑工程主要故障树。在此基础上,对风险因素进行敏感性分析并提出相应的预防措施。

燃气系统漏损事故的定性定量分析

以北方某城市的燃气事故为依据,结合各地的经验,对燃气系统漏损事故进行定性定量的统计分析。

直流-温度复合场下环氧树脂内电树枝生长特性研究现状

本文介绍了直流复合场对电树枝生长特性的影响规律,综述了温度和电场耦合条件下电荷输运对电树枝劣化的影响机理及环氧树脂纳米复合电介质电气性能的研究进展。