拉伸比对乙丙橡胶极化-去极化电流和陷阱分布的影响

针对移动电缆用EPDM绝缘在实际使用中经常受到拉伸力的作用,造成绝缘劣化的问题,本文从极化-去极化电流出发,主要研究不同拉伸程度对EPDM绝缘性能的影响。首先设计了拉伸装置用于测量拉伸状态下EPDM的极化-去极化电流和表面电位,然后从直流电导率和陷阱能级分布角度分析了拉伸比对EPDM性能的影响,最后从微观层面上解释了不同拉伸状态下EPDM绝缘性能变化的原因。结果表明:拉伸比对EPDM极化-去极化电流的影响存在阈值。当拉伸比小于1.4时,极化-去极化电流随拉伸比的增加而减小;当拉伸比大于1.4时,极化-去极化电流随拉伸比的增加而增大。当拉伸比从1.0增加到1.4时,陷阱数量减少导致表面电位衰减速率减小;当拉伸比从1.4增加到1.8时,浅陷阱的增加促进了电荷的消散和迁移过程,导致表面电位衰减速率增大。拉伸应力对EPDM绝缘性能的影响可分为无负荷状态、弹性形变状态、非弹性形变状态3个阶段。

基于去极化电流和扩展徳拜模型的绝缘材料等值电路参数高精度辨识方法

为了提高绝缘材料等值电路参数辨识的准确性,编程实现基于线性拟合和去极化电流的扩展徳拜模型参数辨识方法,发现线性拟合可能存在较大误差。为了解决该问题,对其进行改进,在考虑噪声情况下给出待拟合区域的适应性选择策略,同时将线性拟合改为自适应选择线性或指数拟合的方式,从而提出具有较高精度的绝缘材料扩展徳拜模型参数辨识方法。采用原始算法和所提改进算法进行参数辨识。结果表明:①针对理想仿真信号,原始算法和改进算法都能很好逼近去极化电流波形,2种算法拟合相对误差的平均值和最大值仅分别为0.03%和0.30%;参数辨识准确性均很高,2种算法辨识得到电阻和电容相对误差的平均值和最大值分别为1.46%和2.76%。②针对实测信号,原始算法得到的去极化电流与目标差距较大,拟合相对误差的平均值和最大值分别为8.00%和37.00%;而改进算法的逼近能力明显优于原始算法,拟合相对误差的平均值和最大值分别为6.08%和17.75%,参数辨识准确性有保障。

热激励去极化电流技术在无机材料中的应用

热激励去极化电流(TSDC)测量技术可以提供存在于材料体系中的缺陷类型信息,例如空间电荷、偶极子、陷阱电荷等。通过TSDC谱分析,可研究偶极子和可动离子的性质,以及激活能、弛豫时间、荷电粒子浓度等微观参数,进而更好地理解与缺陷有关的物理本质。本文介绍了当前TSDC技术在无机材料中的应用现状,整理归纳出TSDC技术在线性介质、非线性介质、陶瓷-聚合物复合材料中的研究结果与最新进展,从本质上揭示无机材料中缺陷与性能之间的内在关联。有望拓展TSDC技术在无机材料中的应用,为无机材料微观机制研究提供新思路。

油纸绝缘变压器老化状态评估的极化/去极化电流技术研究

对一种非破坏性的,不需要对变压器吊罩处理的油纸绝缘老化评估方法——极化/去极化电流(polarization and depolariza-tion current)测量方法进行了实验室及现场试验研究。在阐述了该方法的基本理论基础之后,在实验室对影响PDC测量结果的主要因素进行了试验研究,发现绝缘结构、纸板含水量及绝缘的老化程度等对PDC测量结果有着显著影响。研究发现油纸绝缘结构中绝缘油的状态对应PDC测量曲线起始部分的变化,而绝缘结构及纸板的状态则对应了测量曲线的中段和末段部分。现场试验表明,通过对变压器进行PDC测量及对PDC测量曲线的分析,可以对绝缘油的状态及纸板的状态分别进行合理的老化评估。

用于评估油纸绝缘热老化状态的极化/去极化电流特征参量

极化/去极化电流法能灵敏反映介质的绝缘状态,已被应用于变压器油纸绝缘的水分评估中,但通过该方法定量分析油纸绝缘的老化状态尚未见研究报道。为此,对油纸绝缘开展了110°C加速热老化试验,测量了不同老化时间下油纸绝缘样品的极化/去极化电流。通过分析极化/去极化电流特性的变化,提出了一种反映油纸绝缘热老化状态的新特征参量—去极化电量。研究结果表明,试品的去极化电流随老化程度加深不断增大,但其增大趋势微弱,而提出的去极化电量曲线则对试品绝缘老化状态反应极为敏感,且从该曲线中提取的系数A和最大值C这2个特征参量与绝缘纸聚合度满足一阶动力学模型关系式,可以用作评估油纸绝缘热老化程度的特征参量。

基于极化/去极化电流法的交联聚乙烯电缆热老化程度判定

准确诊断交联聚乙烯（XLPE）电缆的老化程度对于评估其绝缘状态有着重要的意义。为了得到不同老化程度的电缆样品,进行了人工加速热老化实验,老化温度为140℃,老化时间分别为10、20、30、40 d。同时,设计了可以去除表面电流干扰的电缆测量结构,以此测得了样品的体极化/去极化电流（PDC）,并用极化强度仿真验证了实验结果。不同的去极化曲线形状可以初步判断出电缆的老化程度,但不够直观。为了定量地描述电缆老化程度,采用了能够反映电介质内部陷阱的参数老化因子A,研究结果表明：随着老化程度增加,电缆的A值总体上呈现了上升的趋势;在140℃老化温度下,老化时间约为20~30 d时电缆进入中重度老化阶段。根据该实验结果建议针对运行时间约为15 a的电缆进行PDC绝缘老化检测。

应用极化/去极化电流法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为将极化/去极化电流法用于油纸绝缘的微水扩散暂态过程研究,通过建立油纸绝缘微水扩散不平衡时的时域极化模型,提出了根据微水扩散达到稳态时的极化/去极化电流特性求解微水扩散不平衡时的极化/去极化电流的方法,并通过试验验证该方法的有效性。研究结果表明:随着水分含量的增加,油纸绝缘的极化/去极化电流增大,纸中微水分布的不均匀性产生的极化严重影响了油纸绝缘的极化/去极化电流特性,自由电荷迁移和界面极化建立变得困难和缓慢,极化/去极化电流减小;微水扩散不平衡时绝缘纸的电导率分布与纸中微水质量分数分布密切相关,可以作为表征纸中微水分布的特征量。

基于极化/去极化电流法的油纸绝缘时域电导模型

时域介质响应法是一种评估变压器绝缘状态的新方法,然而目前尚无公认的时域特征量能很好地表征油纸绝缘的极化特性。基于极化/去极化电流法提出了新的时域介质响应法的特征量—极化电导率,并建立了时域电导模型。搭建了用来测试油纸绝缘极化电导率的实验平台,测试了不同温度下油纸绝缘的极化电导率,并计算了油浸纸的极化电导率。实验结果表明:油隙作为油纸绝缘极化特性的影响因素之一,在测试分析过程中应当予以考虑。极化电导率随温度升高而增大,充电时间一定时,极化电导率对数与温度倒数成线性关系。极化电导率能很好地表征油纸绝缘的极化特性,与频域响应法特征量—复介电常数的关系明确,为评估油纸绝缘状态提供了新的思路和有益参考。

采用微分去极化电流法解析变压器油纸绝缘的介质响应函数

时域介质响应诊断技术是有效诊断变压器油纸绝缘状态的无损检测方法,而绝缘的介质响应数学模型是时域诊断研究的关键手段。针对原有模型未能准确反映介质的极化过程,现有建模方法无法确定极化过程包含的弛豫项数、未能准确地辨识模型参数等问题,根据电介质物理学的研究成果,将方根指数型衰减规律引入介质响应函数,以便其更贴近多种不同条件下的实验规律。同时,在建模中提出了微分去极化电流法,从而解决了一直以来受争议的弛豫项数问题,并实现了介质响应函数的解析。研究结果证明了利用微分去极化电流法建模的唯一性和准确性,为油纸绝缘的时域介质响应诊断提供了新思路。

温度对油纸绝缘极化去极化电流的影响

温度是影响介电响应方法测量结果的重要因素之一。为解决温度对极化去极化电流的影响,本文参照变压器绕组绝缘结构制作了油纸绝缘样品,测量了油纸样品在不同温度下的极化去极化电流,并提出了消除温度对极化去极化电流影响的新方法。结果表明:极化去极化电流均随温度升高而增大;极化去极化电流随测量时间逐渐减小并趋于稳定,去极化电流的"拐点"出现的时间随温度升高而减小;不同温度下的极化去极化电流均可通过时间平移因子和幅值平移因子移动到一条主曲线,消除了测试温度的影响;极化去极化电流的时间平移因子和幅值平移因子均满足Arrhenius方程,且利用时间平移因子和幅值平移因子分别求得油纸绝缘样品的活化能相差不大,约为61kJ/mol。

极化去极化电流技术用于诊断XLPE电缆绝缘老化状态

研究了一种非破坏性的极化去极化电流(PDC)测量方法用于诊断交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化状态。在阐述了该方法的基本原理后,通过在实验室搭建平台,对进行了加速水树老化试验的电缆和在现场运行的老化电缆分别进行PDC试验。并利用最小二乘法,对测得的去极化电流曲线的低频部分进行线性拟合处理,通过比较拟合直线斜率比值,来分析各电缆绝缘去极化电流的变化规律,反映了去极化过程的差异。试验结果表明,通过对XLPE电缆进行PDC试验及对去极化电流测量曲线的分析,可以对电缆的绝缘老化状态进行合理地诊断。

LabVIEW编程实现油纸绝缘评估的极化去极化电流测试

极化去极化电流试验是一种有效的变压器油纸绝缘老化状态评估手段,但目前应用该方法的商业化产品类型较少,价格昂贵,应用灵活性较差。为了研究油纸绝缘老化对极化去极化电流特性的影响,通过LabVIEW编程和GPIB卡控制Keithley 6517A静电计,研制了1台极化去极化电流测试仪。并介绍了此仪器的测量原理、硬件结构和软件设计,采用本仪器对油纸绝缘试品开展了试验,同时与商业化仪器的技术性能进行了比较。结果表明,此仪器运行正常,使用灵活、方便,对油纸绝缘的老化状况反映灵敏,达到了商业化仪器的测试性能,可应用于极化去极化电流试验。

基于去极化电流法的变压器油纸绝缘状态

变压器油纸绝缘作为典型的复合电介质在老化过程中,其介电特性将发生显著的变化。本文为了研究油纸绝缘老化的介电响应特征量,设计了一套模拟变压器油纸绝缘老化的实验装置,研究了在加速电老化过程中,不同老化阶段的油纸绝缘的去极化电流,并利用傅立叶红外光谱分析了老化过程中油的化学组分的变化,作为对电老化程度的验证。研究结果表明,去极化电流的Debye等效电路模型能有效分析变压器油纸绝缘的老化状态,分析表明电路模型中最大和最小时间常数所对应的电阻R和电容C可作为老化特征量,其中最大时间常数所对应的Rmax、Cmax反应了绝缘油的老化情况,而最小时间常数对应的Rmin、Cmin反应了绝缘纸的老化情况。

去极化电流微分法在求解变压器极化等效电路参数中的应用

为构造可靠的油纸绝缘变压器等效电路模型,以便深入研究绝缘系统受潮老化状态与介质弛豫响应间的内在联系,提出了一种基于去极化电流微分谱线的扩展德拜模型等效电路参数辨识方法。首先,对去极化电流曲线进行一次微分,揭示其内部蕴含的弛豫响应信息,研究表明:去极化电流微分谱线峰值点数即为等效电路弛豫支路数;其次,理论分析去极化电流一次微分谱线函数式与等效电路参数间的关系,解谱其一次微分谱线并获得相应子谱线参数,研究发现,通过微分子谱线参数可进而辨识得到弛豫支路元件参数;最后,通过实例验证了该方法的有效性与可行性。提出的等效电路参数辨识法为评估变压器绝缘介质内部弛豫响应特性提供了准确可靠的数学诊断模型。

去极化电流弛豫谱线特性的油纸绝缘老化判别研究

为深入研究油纸绝缘老化状态与介质内部弛豫响应的内在联系,首先对去极化电流(DC)内部弛豫特性进行研究,引入弛豫谱线和弛豫谱线能量这2个新特征量,其次应用二次微分法确定去极化电流弛豫谱线个数,并探讨弛豫谱线个数及弛豫谱线能量与绝缘老化状况间的关系,从而得到油纸绝缘老化的判别方法。研究结果表明,随着绝缘系统老化程度加重,去极化电流所含的弛豫谱线个数增加,且弛豫谱线能量对老化变化灵敏,它随绝缘水平的降低而显著增加。因此,弛豫谱线个数和弛豫谱线能量可作为绝缘诊断的判据,其为准确评估油纸绝缘老化状态提供一种可靠有力的分析手段,具有一定的参考价值。

电场对溶液相变过程影响的热刺激去极化电流分析

为了研究电场对冰晶形成及冰晶结构影响的内部机理,采用热刺激去极化电流(TSDC)测量方法对生物溶液进行了热刺激去极化电流特性的研究,从而根据热刺激去极化电流峰值位置与大小判断电场在溶液相变过程中的作用。以去离子水和氯化钠NaCl生理盐水(其中NaCl质量分数为0.9%)为试样,对比测量了对试样加电场和不加电场条件下的热刺激去极化电流特性。结果表明,在生物溶液低温冷冻过程中施加电场会影响冰晶的结构组成并宏观表现为微小热刺激去极化电流。去离子水冰的热刺激去极化电流曲线上分别在125 K和213 K温度附近出现2个明显的电荷释放峰,其中低温峰是由于玻璃态下水分子偶极转向极化而产生的,高温峰则源于陷阱中空间电荷的释放。而对于生理盐水,只能观察到在138 K温度附近有1个峰,然后随着温度的升高而呈不断增大趋势,可能是由于生理盐水冰中Na+、Cl-热离子极化电导所致。研究表明热刺激去极化电流测量方法可以作为一个分析外加电场对生物溶液低温保存影响机理的有效手段。

基于去极化电流子谱线的油纸绝缘老化评估

去极化电流能够很好表征油纸绝缘系统介质响应过程。本文对去极化电流内部弛豫特性进行研究,引入子谱线和子谱线能量这两个新特征量,探讨子谱线能量与绝缘老化状况的关系,进而研究子谱线与油纸绝缘成分的对应关系,从而得到油纸绝缘老化的判别方法。研究结果表明子谱线能量对老化变化灵敏,它随绝缘水平的降低而显著增加;绝缘油的状态与小时间常数子谱线相关;绝缘纸的状态与大时间常数子谱线相关。因此,去极化电流子谱线及其能量可重点作为绝缘诊断的判据,其为准确评估油纸绝缘老化状态提供一种可靠有力的分析手段。

基于极化/去极化电流法的变压器油纸绝缘影响因素研究

极化/去极化电流法作为一种新的反映变压器油纸绝缘状态的新方法,但环境因素尤其是温度和水分对油纸绝缘极化/去极化电流曲线有严重影响。为表征温度和水分对油纸绝缘极化/去极化电流特性变化规律,对极化/去极化电流法进行了建模,搭建了实验室测试平台,测试了油纸绝缘系统在不同温度和水分含量条件下的极化/去极化电流特性。结果表明:极化/去极化电流随温度升高、水分增加而增大,参数σ和a与温度和水分密切相关,可以作为评估油纸绝缘的绝缘状态的特征量。

基于极化去极化电流法的水树老化XLPE电缆界面极化特性分析

为实现对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆进行准确、快速的绝缘状态诊断,该文基于极化去极化电流法(PDC)研究水树老化电缆极化过程中电导电流的变化,分析因水树区域电导率与相对介电常数的变化导致的“水树-XLPE”界面极化特性。通过获取不同老化时间的电缆样本并进行了PDC测试,提取电缆样本的电导电流,分析“水树-XLPE”的界面极化特性及其对极化去极化电流测试的影响。研究结果表明:不同测试电压下水树老化电缆的电导率呈现出非线性,极化过程中老化样本的电导电流呈现出先增大后逐渐衰减至稳定值的趋势,且随着老化时间的增加,这一趋势也越明显。分析认为,测试过程中由于水树区域电导率与相对介电常数发生变化,导致“水树-XLPE”界面极化电流存在先增大后减小至稳定值的趋势,从老化电缆的极化去极化电流中提取的电导电流存在峰值,电缆水树老化程度越严重,这一峰值也越大。

随机子空间方法在去极化电流解谱中的应用

在极化去极化电流测试中,对去极化电流进行解谱可以有效评估电缆绝缘状态,针对传统方法中去极化电流的子谱线总数和对应谱线参数难以求解的问题,提出一种基于振型幅值法结合随机子空间识别的去极化电流解谱方法。该方法首先假定去极化电流中子谱线总数,计算各子谱线的振型幅值,相比虚假子谱线,真实子谱线的振型幅值比较大,因此振型幅值图可以准确反映去极化电流中真实子谱线的数目;然后根据真实子谱线数目结合随机子空间识别算法计算各子谱线参数,随机子空间识别算法可以在无需人为干预的情况下准确实现子谱线的参数识别,进而完成整个去极化电流解谱操作;最后,利用该方法对仿真和实测的去极化电流数据进行解谱测试,测试结果表明,相比传统的奇异值法和微分法,该方法能更加准确地对去极化电流进行解谱,进而为有效评估电力电缆绝缘提供重要依据。