轻质高绝缘复合芯体制备及其在66 kV复合横担中的应用

随着“双碳”战略的逐步落实,新型复合材料横担正逐步代替铁制横担,在电力线路中的应用日益广泛。文中制备得到密度为1.1 g/cm^(3)的66 kV轻质高绝缘复合绝缘横担,并对其进行吸水率、染料渗透、水扩散泄漏电流、击穿强度、热诱导、机械及电气试验。试验结果表明:填充芯体材料样品的质量吸水率为0.141%,水扩散泄漏电流小于103.3μA,交流击穿强度大于71 kV/cm,各项性能指标均达到DL/T 1580—2016棒形复合绝缘子用芯棒技术规范对于理化性能、电气性能及机械性能的标准要求,样品及横担整体无明显缺陷,横担耐老化性较好。同时,轻质高绝缘复合绝缘横担微观界面结合良好,绝缘性能优于传统实心横担,满足新型电力系统清洁低碳、安全可靠的应用需求。

金属罐体对真空灭弧室内部电场分布的影响

利用真空开断技术以及环保气体绝缘技术开发罐式真空断路器是高压真空断路器的一个重要发展方向。为此,建立了126 kV单断口真空灭弧室以及罐式断路器的电场仿真模型,分别从触头表面电场分布、触头间隙有效击穿面积以及内部电场分布对称性三个方面,探究了布置在金属罐中的真空灭弧室内部电场的变化。结果表明,金属罐体引起真空灭弧室内部动、静两侧的电场分布不对称,出现高电位侧电场强度增大,而低电位侧电场强度减小的情况。针对这一情况,建立等效电路模型,从电路层面分析。结果表明,对地杂散电容增大引起了主屏蔽罩的电位降低。进一步地,通过将主屏蔽罩电位设置为一系列的固定值,研究了主屏蔽罩电位对于真空灭弧室内部电场分布的影响。当控制主屏蔽罩电位相同时,布置在金属罐中的真空灭弧室与单个真空灭弧室相比,两者内部电场分布基本一致,这为罐式断路器中的真空灭弧室内部电场的优化提供了参考。

IGBT灌封用苯基改性有机硅凝胶的耐热及介电性能研究

随着绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)向高电压、大功率化方向发展,其产生的热量和运行温度快速上升,致使其绝缘封装系统失效问题愈发突出。为满足IGBT日益严苛的工作环境,亟需研发一种高性能的有机硅灌封材料。该文通过化学合成制备苯基改性有机硅凝胶(phenyl modified silicone gel,PMSG),研究其耐热和介电性能。结果表明:PMSG失重5%的热失重温度为383℃,室温击穿场强可达32.62 kV/mm,比纯有机硅凝胶(pure silicone gel,PSG)提高17.42%,且150℃击穿场强相较于室温击穿场强仅下降25.38%,展现出更优良的高温耐电特性。同时,其相比于PSG具有更低的介电损耗。因此,PMSG作为IGBT封装材料时,整体性能更加优良。该研究将为IGBT封装用新型高性能绝缘材料的研制提供有效思路和理论基础。

零值绝缘子对超高压500 kV绝缘子串电场分布影响研究

作为超高压输电线路的关键部件绝缘子长期运行后其绝缘性能下降,容易产生零值绝缘子,严重时会造成经济损失。因此,利用有限元方法研究不同位置和数量的零值绝缘子对超高压500 kV绝缘子串电场分布的影响。结果表明:存在零值绝缘子以及零值绝缘子的位置和数量均会对绝缘子串的电场分布产生一定的影响,高低压端存在零值绝缘子对绝缘子串电场影响最大。且当监测路径不同时,零值绝缘子对于绝缘子电场分布的影响会存在变化。零值绝缘子数量会对电场值影响程度有所改变。最后试验与理论结果对比显示,理论值与试验值在可接受范围之内存在一定的误差。

基于机器视觉的变电站高压电气设备绝缘自动监测方法

变电站高压电气设备绝缘故障检测的过程中,因图像背景干扰,出现图像空洞问题,导致绝缘故障的识别结果不准确.对此,研究基于机器视觉的绝缘故障自动监测方法.通过采用机器视觉中的多轴平行摄影技术对高压电气设备运行异常图像进行采集,结合中值滤波和双边滤波两种方法对采集到的异常图像进行预处理,采用四帧差分算法对预处理后的异常现象图像进行绝缘故障前景目标的识别,解决了图像出现空洞的问题,通过Canny边缘检测算法提取绝缘故障前景目标的完整边缘轮廓信息,得到边缘轮廓准确清晰的绝缘故障图像,并采用三点定位法计算绝缘故障发生的具体位置,获取绝缘故障图像和位置监测结果.实验表明:该方法的定位精度最高可达98.63%,单帧处理时间仅为21 ms,误检次数为0,检测准确率可达98.34%,能够准确完整地识别出绝缘故障发生的区域,并解决图像空洞问题,具有优越的检测性能.

高压开关柜用介电功能梯度绝缘隔板电场调控特性分析

针对高压开关柜中绝缘隔板电场分布不均匀、局部电场畸变严重容易导致绝缘故障的问题,将介电功能梯度材料引入到绝缘隔板的制备中,提出了内部绝缘结构优化和表面绝缘结构优化两种优化方案。通过改变材料的介电常数上限、绝缘隔板厚度以及表面涂层厚度等参数进行电场、温度场仿真计算,对比分析其对电场分布优化效果的影响,最后对两种优化方案进行了仿真及介质损耗特性试验对比。结果表明:相较于传统的匀质绝缘隔板,在不考虑开关柜内部运行环境因素影响的条件下,改变内部绝缘结构和增加表面涂层都可以使沿面最大场强降低。当绝缘隔板厚度增加到12 mm时电场优化效果最优,沿面最大场强可降低69.8%;当表面涂层厚度为1 mm时电场优化效果最优,沿面最大场强可降低62.9%。通过仿真及试验对比证明,内部绝缘结构优化的隔板电场调控效果及绝缘性能更优。

高功率Tesla变压器次级绝缘结构电场分析与设计

高功率Tesla变压器在脉冲功率技术领域应用广泛,但其次级线圈处于非均匀电场中,线圈匝间电压分布不均,容易导致匝间绝缘击穿。文中设计了一台双磁心Tesla变压器,利用有限元法建立次级线圈的电场仿真模型,分析其匝间的电场分布情况。针对匝间电压分布不均问题,提出次级线圈首尾两端双线并绕及增加屏蔽环来改善电场分布的措施,使最大场强小于微小油间隙的击穿场强,确保变压器次级线圈的绝缘安全。通过仿真分析发现首尾两端并绕可改善电场分布,但并绕匝数不宜过多。高压端增加屏蔽环后,场强分布更加均匀,最大场强下降62.9%,且最大场强远低于脉冲条件下的油间隙击穿场强,能够满足绝缘设计要求。

变电站一次设备电气高压试验分析

以某110kV变电站主变绕组的绝缘电阻和吸收比测试为例,探究了电气试验优化策略的应用效果。该试验分别进行了质量控制优化和安全控制优化,在此基础上对比了主变投产前交接试验测试数据、运行一年后预防性试验测试数据以及应用优化策略后的测试数据。结果表明,应用优化策略后绝缘电阻和吸收比更加接近交接试验测试数据,说明实行优化策略可以提高电气高压试验结果的准确性和可靠性,为变电站一次设备的检修工作提供了依据。

12 kV大电流空气绝缘开关柜绝缘设计研究

空气绝缘开关柜作为电气设备中的重要组成部分,其安全稳定运行直接影响到整个电力系统。以12 kV/5000 A大电流空气绝缘开关柜作为研究对象,依据GB、IEC等相关标准,对绝缘件的选型、工艺以及内部结构进行了优化设计;基于电场分析三维模型,分析了开关柜的关键部位零部件对于电场分布的影响。开发设计的12 kV/5000 A大电流空气绝缘开关柜一次性顺利通过了型式试验验证,可满足用户大容量配电需求。

电气设备绝缘的高电压试验与安全防护策略

本文对电气设备绝缘的高电压试验和安全防护策略进行了研究。首先,介绍了高电压试验的原理和目的,然后分析了电气设备绝缘故障的原因和种类,接着讨论了高电压试验的方法和标准,最后提出了针对电气设备绝缘的高电压试验的安全防护策略。本研究对提高电气设备的安全性和可靠性具有实际指导意义。

Degradation of PAI/PEI Enamel under High Temperature (Up to 400°C)

This work deals with the understanding of the degradation of the primary insulation (PEI/PAI) of rotating machines working temporarily under high-temperature. The main domain of application of these motors is the smoke extraction either from tunnels or underground parking when a fire occurs. In such a critical situation, the internal temperature of the motor winding may reach temperatures up to 400°C. Under such very high thermal stresses, the behaviour of the electrical insulation is not well understood. This work proposes an analysis of the decomposition gases under very high temperatures and the corresponding degradation pathway. A simple method is proposed to identify whether the insulation of such motors has been strongly damaged during the working time at very high temperatures, thus allowing estimating if it can still continue to operate.

基于红外图像技术的变电站高压电气设备绝缘自动监测

为提高电压设备绝缘监测准确性,基于红外图像技术设计变电站高压电气设备绝缘自动监测方法。提取介质损耗值、瞬时功率变换等特征量,结合红外热像仪扫描的图像信息,训练绝缘状态相关特征,分离并重构谐波信号,实现电气设备绝缘自动监测。试验结果表明,该方法的绝缘自动监测结果仅存在0.1℃的误差,监测准确性较高。

屏蔽球对500 kV SF_(6)电流互感器内部电场分布影响研究

文章通过分析LVQHB-500W2型500 kV复合绝缘SF_(6)倒置式电流互感器故障现象、类型和原因,研究了屏蔽球对该型号电流互感器盆式绝缘子局部电场强度的影响,提出了改进措施和防范策略,为保证该型号及类似电气设备科学设计和安全运行提供借鉴。

芳香族化合物含量对交联聚乙烯绝缘电树枝及局部放电特性的影响

为研究芳香族化合物(aromatic compounds,ACs)添加剂含量对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘电树枝劣化与局部放电特性的影响,制备了含有不同含量ACs添加剂的XLPE绝缘,探究了其在交流电压下电树枝生长形貌与局部放电特性。研究结果表明:ACs添加剂减弱了XLPE绝缘局部放电强度,抑制电树枝生长速率,增强绝缘耐电树性能,提升工频击穿场强;但过高的含量会使XLPE绝缘耐电树特性和击穿场强均出现下降趋势。基于密度泛函理论计算了ACs添加剂的静电势分布与激发态能级,表明此类添加剂利用局部放电产生的紫外波段能量引发夺氢反应,促进绝缘低密度区内的聚乙烯分子链进行再交联反应,形成网状分子链结构,阻止绝缘低密度区扩大,进而抑制绝缘电树枝劣化。

±320 kV直流电缆交联聚乙烯/三元乙丙橡胶附件击穿特性

高压直流电缆接头与终端为电缆系统故障的多发点,其击穿强度为直流输电系统安全稳定运行的重要基础。文中以±320 kV高压直流海底电缆中交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)/三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)附件为研究对象。首先,研究电缆及附件负荷循环耐压试验,发现附件界面为击穿薄弱环节;其次,研究绝缘材料电导率随温度变化特性对电场分布的影响规律,通过有限元仿真模拟电缆空载和满载运行时附件的温度分布与电场分布,发现最大电场出现在电缆绝缘靠近附件应力锥一侧,为29.5 kV/mm,低于附件材料的击穿场强;最后,研究界面在直流电场下空间电荷特性对电场分布规律的影响,通过电声脉冲法测试复合叠层片状样品介质界面的空间电荷及其电场分布,发现场强畸变率约为100%~200%。同材料本征绝缘匹配相比,界面空间电荷积聚对附件内部电场造成的畸变程度更严重,在后续附件提升中应更注重开发抑制空间电荷的绝缘材料。

高乙烯含量和低门尼粘度三元乙丙橡胶在密封制品和绝缘材料中的应用

研究高乙烯含量和低门尼粘度三元乙丙橡胶(EPDM)Keltan®2470C(以下简称K2470C)在高硬度汽车密封条和电线电缆护套绝缘层中的应用,并与其他牌号的EPDM进行对比。结果表明:K2470C的乙烯含量高,相对分子质量分布较窄,门尼粘度低,其高硬度胶料老化前后的邵尔A型硬度、100%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度较高,K2470C特别适合在高硬度汽车密封条中应用;同时,K2470C具有良好的加工性能和电性能,适合在低压和中压电线电缆护套绝缘层中应用。

基于改进YOLOv5的绝缘子缺陷检测

绝缘子一般用于高压、超高压架空输电线路中,其完好决定了输电线路的安全运行。为了高效、精准地实时检测绝缘子缺陷,提出了一种基于改进的YOLOv5的绝缘子缺陷检测算法——YOLOv5-Lite。该算法用ShuffleNetV2轻量级网络模型作为主干网络,构建YOLOv5-Lite网络模型,同时弃用了YOLOv5网络模型中的Focus层,避免了多次采用slice操作。实验结果表明,所提出的YOLOv5-Lite模型算法的精确度、召回率以及平均精度分别达到96.31%、96.42%、96.35%,并且改进后的模型计算量大幅减小,检测所用时较少,帧率可以达到11.6 fps,与原YOLOv5网络模型相比速度提升近乎一倍,有着较强的鲁棒性、实时性及准确性。

导热有机硅材料的研究进展

有机硅材料虽然具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、耐候性、憎水性、耐腐蚀性等,但其导热性差,难以满足航空航天、电子电气、高频通信等领域对设备高性能化和小型化的需求。近年来,利用各种导热填料改性有机硅材料以赋予其导热性已成为研究热点之一。本文介绍了有机硅材料的导热机理,重点综述了近年来导热硅脂和导热硅橡胶的研究进展,并展望了其发展方向。

10 kV电动棘轮绝缘紧线器的设计及应用

本文首先分析了当前紧线器在配电高空作业中的技术现状以及存在的问题,同时阐述了电动棘轮紧线器的基本构成和原理。基于对现有棘轮紧线器的结构分析,选择了转轴销的设计和位置,提出了传统电动棘轮紧线器的改进设计方案。结果表明,新设计的10 kV电动棘轮绝缘紧线器不仅提高了作业效率,还增强了作业安全性。