老化方式对交流交联聚乙烯电缆空间电荷分布的影响

为了研究高压交流交联聚乙烯(XLPE)电缆老化状态与绝缘空间电荷特征的关系,通过测量高压交流交联聚乙烯(XLPE)电缆不同位置绝缘的空间电荷特性,分析了老化方式对XLPE电缆空间电荷分布规律的影响。采用电声脉冲(PEA)法测量XLPE内空间电荷分布规律,发现未老化电缆铝电极附近积累同极性电荷,而老化后电缆的铝电极附近积累异极性电荷。沿电缆径向由内向外,未老化电缆及实际运行22a电缆电荷量增高,加速老化1a电缆电荷量降低。分析认为,加速老化电缆的老化可能起始于电缆绝缘内侧,实际运行电缆老化可能起始于电缆绝缘外侧。结果表明不同老化状态下交流XLPE电缆绝缘空间电荷行为明显不同,空间电荷测量可以作为评价交流XLPE电缆老化状态的有效手段。

等离子表面处理聚乙烯中空间电荷分布

在高场强下用电声脉冲法(PEA)测量用等离子表面处理后的聚乙烯试样中空间电荷的分布,利用扫描电子显微镜(SEM)观察聚合物的表面形态,并用红外光谱(IR)分析结构特征。通过和纯聚乙烯试样的比较,研究使用等离子表面处理低密度聚乙烯后对空间电荷产生的影响并分析相应机理。可以看出等离子表面处理聚乙烯可以有效抑制空间电荷的产生。

固体绝缘介质中空间电荷分布测量技术及其在电气工业中的应用

高压直流输电应用广泛、前景开阔,然而电缆材料内部空间电荷的存在成为了限制其发展的难点之一。为此综述介绍了固体绝缘电介质中空间电荷分布测量技术的历史发展过程,并详细介绍了主要的3种非破坏性实验方法的物理模型与实验技术,包括压力波传播法(PWP法)、电声脉冲法(PEA法)、热扩散法(TSM法)等。并针对不同的绝缘试样介质(例如平板、同轴圆柱等),详细介绍了各种方法的物理原理与具体测量技术。PWP法和PEA法的实验技术已经基本定型,并已经发展出了可在实际工业应用的真实长电缆空间电荷的测量技术。热扩散法相对应用较少,主要介绍了适于较厚介质的热阶跃法及其数据处理和实验难点。然后比较了这几种方法的特点,并分析讨论了目前所存在的主要问题,最后对于空间电荷测量技术的前景与发展趋势作了一些展望与猜测。

聚乙烯的吸水性能及其对空间电荷分布的影响

通过对比研究了纯 PE、XLPE以及含乙烯—丙烯酸共聚物 (EAA)试样的吸水性能 ,并对吸水后样品进行了空间电荷分布的测定。结果发现加入 EAA后 ,尽管试样的吸水率增加 ,却能够抑制试样中的空间电荷形成 ,阻止空间电荷向试样更深处发展。加入少量的极性物质可抑制水树的发生 。

绝缘电介质薄膜中空间电荷分布测量技术的研究进展

绝缘电介质薄膜广泛用作为高压电气设备中的绝缘材料和传感器件中电介质功能材料,如果用在直流高压应用条件下,空间电荷分布是其重要的特性表征。如果用于功能电介质,空间电荷分布是其功能实现的决定性因素之一。为此总结了厚度为数微米至几十微米的薄膜电介质中空间电荷分布测量方法的研究进展,按照测量的空间分辨率分别介绍了压力波法、热扰动法、电声反射法和基于飞秒脉冲激光器光电测量方法的测量原理。比较了这几种测量方法的特点,讨论了影响测量分辨率的几个关键因素:如对介质的扰动方式、对介质响应信号的探测方式以及对响应信号处理的解卷积方法。压力波法和热扰动法是其中较为成熟有效的测量方法,分辨率介于亚微米及数微米之间,扰动方法及信号监测都相对容易实现,而热扰动法虽然较容易实现亚微米分辨率,但数据处理较为繁琐。目前还处于试探阶段的电声反射法的测量基于网络分析仪,具微米级空间分辨率。基于飞秒脉冲激光器光电测量法是对传统压力波法或电声脉冲法的改进,通过太赫兹窄脉冲扰动,利用光电方式实现极高带宽测量,能够实现数十纳米级空间分辨率。

电子束注入PMMA空间电荷分布的Monte-Carlo模拟与实验验证

精确控制和测量电子束注入样品后电荷量以及电荷的沉积分布,对于进行高压电力电缆材料的击穿以及航空器受到高能宇宙射线破坏的研究有着非常重要的意义。本工作结合空间电荷对固体电介质材料击穿影响的研究课题,利用Monte?Carlo方法模拟计算了电子束注入聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)样品中电荷的沉积分布,并通过激光感应压力波法(LIPP)对电子束注入后的PMMA进行测量;实验验证计算结果,吻合较好,为以后实验参数的设计提供了重要依据。

高压电力电缆中的空间电荷分布测量

本文介绍了用激光感应的压力波法测量聚乙烯高压电力电缆试样中的空间电荷分布的测量技术，主要讨论了其测量原理以及实际测量中的问题。对于实际样品的测量结果表明，在直流高压下，聚乙烯中的局部场强可能达到外加电场的八至十倍，且极容易引发电树枝。

同轴结构中压力波法测量空间电荷分布的物理模型研究

从压力波法测量平板样本中空间电荷分布的理论分析出发,提出了对于同轴结构的固体电介质中空间电荷分布的压力波法测量的物理模型,并得出了测量电流的解析的数学表达式.依据泊松方程,考虑样品内的电场强度、介电常数和空间电荷密度随外界声波扰动而发生变化,将圆柱试样受到的压力波的影响分解成样品形变和质点位移两部分,进而得到了以同轴结构中空间电荷分布的压力波法测量的电压与电流表达式.测量电流的数学表达式表明,对于同轴结构,压力波法的测量电流信号不像平板结构中那样基本正比于空间电荷分布,而是应该做进一步的修正处理.

脱气处理对XLPE及MAH/XLPE复合介质直流电场下空间电荷分布的影响

为了研究脱气处理对XLPE及其复合介质中空间电荷的影响,采用螯合剂与线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐(MAH)作为填料,与XLPE共混制成掺杂浓度为0.5wt%的MAH/XLPE复合介质,并用电声脉冲法(PEA)测量了XLPE及MAH/XLPE复合介质在不同脱气时间下的空间电荷分布。通过实验发现,增加脱气处理的时间可以减少所制各样品内交联副产物的残余量。此外,空间电荷注入阈值随着脱气时间的增加而升高。从不同短路时间下的空间电荷分布可以看出,在正极性电场下,交联副产物对外主要表现为负电荷。从XLPE与MAH/XLPE复合介质中的空间电荷分布还可以发现,MAH的加入,提高了束缚杂质离子的缺陷的能级,抑制了杂质离子在介质中的迁移,并使MAH/XLPE复合介质中空间电荷分布更均匀。同时,还发现脱气时间的长短与向XLPE中添加填料后能否有效地改善XLPE中空间电荷的分布有着密切的关系。经过较长时间的脱气处理后,掺杂少量的螯合剂MAH也可以有效改善XLPE复合介质内空间电荷的分布。

用克尔效应测量液体中空间电荷的分布

用克尔效应测量液体中空间电荷的分布翟佩玉，杨铜锁，刘补生（西安师范学院物理学系，西安７１００５４；陕西师范大学物理学系，西安７１００６２；西安交通大学电气系，西安７１００４９；第一作者，女，５６岁，讲师）１实验及原理实验用Ｈｅ—Ｎｅ激光管，它可发出波...

茂金属聚乙烯与低密度聚乙烯共混的结晶形态和空间电荷效应

将少量茂金属聚乙烯(MPE)作为成核剂与普通低密度聚乙烯(LDPE)共混,用电声脉冲法(PEA)测量了其空间电荷分布;以差示扫描量热法(DSC)研究了共混物的非等温结晶行为;通过小角激光散射(SALS)和广角X衍射(WAXD)实验研究了共混物的球晶尺寸和结晶形态的变化。测试结果表明,1%wt的MPE与LDPE共混,能有效减小球晶尺寸,提高结晶速率和晶体成核能力,有利于电荷的输运,从而降低了空间电荷的聚集。

基于去极化电流的变压器复合绝缘材料表面空间电荷入陷、脱陷行为研究

变压器复合绝缘材料中空间电荷的积累会加速材料的老化,甚至导致变压器材料绝缘性能失效,而温度对聚合物绝缘材料空间电荷入陷和脱陷性能的影响尚存争议。为此本文首先根据应力样品的去极化特性,探讨了低密度交联聚乙烯(LDPE)的电荷入陷和脱陷特性;然后建立了数学模型,该模型从去极化电流出发,根据电荷在样品中的陷阱能级计算出电荷分布;同时在不同温度下试验研究温度对电荷分布的影响。结果表明:材料入陷电荷量随温度升高而增加;电荷分布在性质上接近指数级,即能级较高的入陷的电荷量要比能级较低的少得多;在较高的温度下电荷更易脱陷。温度在绝缘材料电荷注入、陷阱形成、入陷和脱陷的过程中起着不可忽视的作用。

外电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜中空间电荷

在传统热脉冲法基础上改进测量回路,实现热脉冲法在外加电场下对固体薄膜电介质中空间电荷分布的测量,在此基础上,提出了数据校正的简便方法.以商用电容器聚丙烯薄膜为例,介绍在外加电场下测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布随时间的变化,展示了空间电荷在聚丙烯薄膜中动态的变化趋势.通过比较不同温度情况下聚丙烯薄膜内部电场分布,分析影响空间电荷积累的两个主要因素:温度、时间,说明在外加电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布简明快速有效.

CNFs掺杂浓度对CNFs/LDPE复合材料空间电荷的影响

为改善低密度聚乙烯的电学性能,文中将镀镍后的碳纤维添加混入低密度聚乙烯中,通过熔融共混技术,制成CNFs/LDPE半导电层+绝缘层双层样片.采用电声脉冲法(PEA)测量其空间电荷分布.实验结果表明:随着直流电场的增加,在CNFs/LDPE半导电层+纯绝缘层双层样片中,当CNFs质量分数低于1%时,CNFs/LDPE半导电层对电场的削弱作用相对较小,样品中残余了相对较多的空间电荷.当CNFs质量分数超过1%时,CNFs/LDPE半导电层的导电机制发生了改变,注入的空间电荷量很少且短路后几乎无残余.尤其是CNFs质量分数为5%时,样品内除阴极附近有微量电荷外,样品内部几乎无空间电荷分布.

通电导体内的电场和电荷的分布

通有稳恒电流的导体内,电荷的移动是由于导体内存在电场。但是导体内自由电荷并不真正自由,它在前进途中与构成导体的原子发生碰撞,碰撞以后,失去了它由电场加速而获得的定向速度,再由电场的作用下,沿电场方向继续前进。自由电荷始终沿着电场的方向——即沿着电力线作定向运动,换一句话说,电流的方向与电场的方向是一致的,那电流线和电力线是一致的。

适用于PEA空间电荷测量系统的高压脉冲发生器设计

电声脉冲法(PEA)是一种目前较为流行的空间电荷分布测量技术,使用该法的一个前提条件是必须产生一个高压脉冲。阐述了电声脉冲法(PEA)测量电介质中空间电荷的原理,并分析了高压脉冲波形对测量信号的影响。在分析传统高压脉冲发生器的基础上,介绍了一台新型带相位检测的高压脉冲发生器,从而使PEA空间电荷测量系统能够适合交流电压下的电缆绝缘测试,该发生器能够形成50 ns、100 ns和200 ns的5 kV陡脉冲电压信号。

换流变压器下新型纤维素绝缘纸特性综述

换流变压器是高压直流输电网络的关键设备之一,其阀侧主绝缘由于运行工况电场情况复杂通常具有较高的故障率。虽然通过在线监测及故障诊断技术手段可以提高绝缘可靠性,但若考虑到停电维修所带来维修和输电损失成本,高压直流输电网络运行有效性和经济性并不能得到有效保证。油纸绝缘作为换流变压器阀侧的主要绝缘形式,其绝缘可靠性与换流变压器安全运行紧密相关。其中在阀侧处构成固体绝缘的绝缘纸不仅长期受到热应力作用造成绝缘劣化,同时还承受交直流叠加和极性反转等复杂电场作用,容易积聚空间电荷、承受更多的直流场强分量,并且其在劣化后引起的性能下降是不可逆转的,因此绝缘纸的性能是决定换流变压器运行可靠性的重要因素。为了保障换流变压器安全可靠运行,结合国内外文献及课题组相关研究成果,旨在从提升纤维素绝缘纸的抗热老化性能、耐绝缘击穿特性以及空间电荷分布特性三大方面阐述当前采用改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析各改性方法的利弊,探究经济可行的纤维素绝缘纸改性方法,从本质上提升换流变压器运行可靠性。

回流离子动力学行为研究

建立了强流电子束撞击轫致辐射转换靶而使靶面产生回流离子的物理模型 ,得到了具有回流离子作用的轫致辐射转换靶前的空间电荷势分布 ,对可能产生的几种回流离子的运动尺度。

基于不同油纸介电常数配比的油纸沿面放电仿真

油纸绝缘系统是保证变压器绝缘性能的重要部分,而油纸表面放电则是导致变压器失效的主要原因之一。该文通过电荷连续性方程和高斯泊松方程构建油纸放电的数学模型及针/板电极仿真模型。研究正雷电冲击电压下不同油/纸介电常数配比系统中纸板与电场方向平行及垂直时的放电特性,分析油纸沿面放电时的电场分布特性和空间电荷分布特性,以及不同油/纸介电常数配比对流注传播路径的影响。结果表明,油/纸介电常数配比直接影响着流注的发展形貌;且纸板介电常数大于绝缘油时,流注越易沿纸板表面发展,流注分布越不均匀。该研究对油纸绝缘系统的设计和选材具有重要的指导意义。

热脉冲法数据处理的反问题求解研究

应用热脉冲法测量聚合物薄膜电介质内空间电荷分布的数据分析过程涉及第一类Fredholm积分方程,过往先求解电场分布后微分的传统做法,会使反问题求解的不适定性带来的误差进一步放大。该文提出一种用于热脉冲法数据分析中反问题求解的直接计算空间电荷分布方法。结合一维热传导方程,推导得到了能够直接求解获取空间电荷分布的热响应电流方程。以Tikhonov正则化与尺度变换法2种数值求解算法为例,研究了不同信噪比对热脉冲法测量方法中直接计算电荷分布结果的影响,并讨论了2种数值算法直接进行空间电荷分布计算的优缺点。仿真结果表明,应用2种数值方法对含有一定噪声的数据处理时,直接计算空间电荷分布的方式相较于传统对电场分布微分的方式而言,能够很好地克服第一类Fredholm积分方程的不适定性,使解分布曲线中的振荡减少,且对仿真电流信号的噪声敏感程度更低,能更好地契合预设分布曲线,提高了空间电荷计算结果的准确性。