电工膜用高纯聚丙烯脱灰技术研究

开发低灰分聚丙烯专用料、突破国外“卡脖子”技术,对于我国BOPP薄膜行业乃至整个电力电容器产业都具有重要意义。设计了“己烷+乙酰乙酸乙酯”双组分复配洗涤溶剂体系,针对本身灰分含量较低的聚丙烯树脂进行深度洗涤脱灰处理,进一步降低ZN催化剂体系下残余在聚丙烯内的残余的Ti、Mg和Al元素,得到了低于20μg·g^(-1)的聚丙烯粉料,灰分脱除率可达70%以上。针对洗涤剂种类、洗涤时间、洗涤温度和洗涤配比等工艺进行了系统研究,对聚丙烯产品的理化性能和电气性能等进行表征。结果表明洗涤前后的薄膜击穿强度从562.3提升至632.8 kV·mm^(-1),电导率从2.0×10^(-11)降低至1.0×10^(-11) S·m^(-1)。

钛酸钡三维复合材料微观结构与电学性能研究

压电材料可实现机械能与电能的相互转换,采用增材制造的方式,将具有压电性能的钛酸钡(BaTiO_(3),BT)功能陶瓷材料打造为三维结构。通过对比PDMS、BT/PDMS和三维(BT)/PDMS柔性复合材料的介电频谱测试结果,发现三维结构有助于提升复合材料的介电性能。同时,在一定的循环压力下对比了以上三者的输出电压,表明三维结构能大幅提升复合材料的输出电压,且极化后内部电势场的建立将3D-BT/PDMS的输出电压提升至250mV。可见3D-BT/PDMS复合柔性聚合物具有优异的电能转换能力,在柔性电容器和柔性传感器等领域有巨大的应用潜力。

基于边缘计算的输电线路在线监测通信组网技术研究

为解决输电线路在线监测系统中现有通信覆盖存在盲区和通信链路的实时性需求,提出一种基于边缘计算的输电线路在线监测通信组网方案。面向现有在线监测设备的新需求,设计输电边缘计算设备的功能架构和通道自动切换流程,利用3G/4G/5G、2.4 GHz、5.8 GHz等不同通信制式的传输特性,使用输电边缘计算设备设计输电线路通信组网实施方案,并进行现场应用分析。试验表明该方案能实现输电线路的实时在线监测,为输电线路的在线监测与故障巡检提供新的思路。

基于计算卸载的电力物联网能效优化研究

基于异构网络架构,考虑基于三层计算的电力物联网移动边缘计算架构,构建了各层计算的能量消耗模型和延迟模型,实现智能移动设备的任务从本地计算卸载到小基站的边缘服务器和宏基站边缘云服务器进行计算。针对电力物联网计算卸载的能耗最小化问题,采用变量替换分解问题,并利用目标函数单调性进行理论推导,得到优化的参数解。仿真结果表明,通过与其他方案相比,所提优化方案可以在较小的延迟条件下,实现优化的节能效果。

单变压器分区互联装置接地故障特性研究及控制保护策略设计

基于模块化多电平换流技术的分区互联装置在城市电磁环网解环方面具有广阔的应用前景,该文重点研究单变压器分区互联装置交流系统单相接地故障和直流系统单极控制接地故障的故障特性。针对交流单相接地故障引起零序电压问题,分析零序电压对故障穿越策略的影响,提出零序电压策略,降低故障情况下的直流侧过电压水平。针对直流单极接地故障引起的交流电流直流偏置问题,分析交流电流直流偏置机理,推导故障情况下交流电流的数学表达式,提出基于切除子模块和闭合子模块旁路开关的保护动作策略。在PSCAD/EMTDC中建立单变压器分区互联装置系统模型,通过仿真分析验证保护控制策略的正确性。

氧化石墨烯-离子液体溶液在金属界面的超滑机理研究

利用氧化石墨烯(GO)纳米片作为离子液体水溶液[IL(aq)]添加剂制得IL(aq)+GO复合溶液.利用该溶液润滑轴承钢摩擦副时获得了超低的摩擦系数(μ≈0.009),达到超滑水平.分析结果表明,IL在轴承钢表面形成的化学反应膜(含磷化物和氟化物等)和流体膜具有较好的减摩性,但摩擦系数无法达到超滑水平.而GO在轴承钢表面形成的GO吸附膜可承担部分载荷,并将剪切界面从钢/钢界面转变为GO层间低剪切滑移,进一步降低接触区的摩擦阻力,进而实现超滑.该研究中利用二维材料和液体分子的共同作用在金属摩擦副上实现超滑,为固-液复合溶液以及超滑的工程应用提供研究基础.

聚氨酯和环氧树脂及其复合材料性能对比研究

聚氨酯具有优异的力学性能和电性能,其应用领域逐渐由涂料、胶粘剂等传统领域拓展至结构复合材料。选用结构复合材料专用国产聚氨酯,采用差示扫描量热法分析树脂体系的固化放热特性,并对比分析了聚氨酯和环氧树脂及其复合材料的力学性能和电性能。结果表明:聚氨酯反应起始温度及峰值温度比环氧树脂低,固化速度快;聚氨酯的强度高于环氧树脂,断裂伸长率很高,韧性好;聚氨酯树脂的电阻率较低,介电常数较高。聚氨酯/玻纤复合时生成的孔隙缺陷较多,层间剪切较低,复合材料拉伸性能与环氧/玻璃纤维相当,应进一步优化聚氨酯配方体系以及复合材料成型工艺,以提高界面结合强度,减少缺陷,有望加快其在复合材料领域的应用。

聚丙烯洗涤脱灰工艺研究

脱除聚丙烯树脂中的残留灰分以提升纯度,对于进一步拓展其在电子器件、医疗用品和食品包装等行业的应用具有重要意义。设计“正己烷+异丙醇”复合体系洗涤脱除聚丙烯树脂中的灰分,以降低Ti、Mg和Al等催化剂残留元素含量,从而得到高纯度的聚丙烯。系统研究了洗涤剂种类、洗涤温度、洗涤剂配比、洗涤时间及洗涤剂用量等工艺条件对灰分脱除效果的影响,并探究了洗涤脱灰处理后聚丙烯树脂的性能变化。实验结果表明,利用“正己烷+异丙醇”复合洗涤剂洗涤聚丙烯粉料,总灰分含量降至30.81μg·g^(-1),灰分脱除率达到79.99%,聚丙烯纯度得到显著提升。同时,洗涤脱灰处理提高了聚丙烯的等规度。

弹性压接型IGBT器件封装结构对芯片内部电场的影响研究

高压大功率电力电子器件内部电场的准确计算,是保证器件绝缘设计满足要求的基本条件。首先,在静态场下建立考虑封装绝缘结构和芯片半导体载流子输运过程的耦合电场计算模型,并利用高压芯片反向特性测量平台,测量获得3300V高压芯片的耐受电压,与文中所建立模型的计算结果相对比,结果表明,计及芯片和封装耦合后,芯片耐受电压的计算结果与测量结果之间的误差由不考虑封装时的4.96%降低为0.8%。此外,以文中所使用的3300V高压芯片终端结构为例,应用耦合电场计算模型,计算在不同电压下的弹性压接封装结构下电场的分布分布特性,计算结果表明在2000V下,计及封装和芯片耦合后,芯片内部最大电场为不考虑封装结构时的1.24倍,且最大电场由终端区中部转移到末端。随着施加电压的增加,封装绝缘结构对于芯片电场的影响逐渐增大,芯片终端区表面电场显著增加甚至超过芯片内的最大电场。最后,利用部分电容模型,给出外部封装对于芯片电场影响的机理解释,并分析半导体–绝缘体界面电荷密度以及外部封装绝缘材料的介电常数对于芯片电场的影响规律,该文的结果可为高压大功率器件绝缘设计提供参考。

输电线路耐张线夹模锻压接质量分析及实验研究

采用有限元分析方法构建了架空输电线路钢芯铝绞线和耐张线夹的模锻压接分析模型及压接后服役状态仿真分析模型,对其模锻压接全过程及压接后试样不同工况下服役拉伸过程进行了仿真分析,并采用导线模锻压接实验和拉伸实验对仿真模型进行了验证。基于仿真模型分析了有效压接宽度、压接力等关键压接参数对模锻压接力学性能的影响,获得不同参数下钢芯铝绞线与耐张线夹的破坏模式、最大握紧力及对应的临界压接力。结果表明:模锻压接力较小时,耐张线夹的失效形式为铝绞线从耐张线夹中滑脱,极限握紧力随压接力的增加而增大;随着压接力增大耐张线夹的失效形式逐渐演变为耐张线夹铝管断裂。

碳化硅/氟橡胶复合材料的制备与性能研究

采用机械共混法制备碳化硅(SiC)/氟橡胶(FKM)复合材料,SiC添加前用偶联剂KH-560进行表面改性,研究改性SiC用量对SiC/FKM复合材料性能的影响。结果表明:随着改性SiC用量的增大,SiC/FKM复合材料的硬度增大,拉伸强度在一定范围内得到有效提升,阻尼性能和耐液体介质性能略有降低;当改性SiC用量为15份时,SiC/FKM复合材料具有良好的加工性能、物理性能、阻尼性能、热稳定性和耐液体介质性能,综合性能较优异。

高温无铅压电材料研究进展

随着航空航天、石油化工等领域的快速发展以及可持续发展战略的实施,高温无铅压电材料的作用愈发重要。该文总结了具有高居里温度点无铅压电材料的研究进展,主要包括钙钛矿型的BiFeO_(3)基和BiAlO_(3)基陶瓷、铋层状陶瓷、钙钛矿层状结构陶瓷以及铌酸锂、硅酸镓镧和硼酸氧钙稀土等压电单晶。最后总结了目前高温无铅压电材料中存在的问题,并提出其发展方向。

不同固化剂对于环氧树脂固化物的绝缘性能的影响研究

不同类型的固化剂所制备的环氧树脂固化物,其理化性能具有显著的差异。为了深入研究不同固化剂分子结构对环氧树脂固化物的电气性能的影响,利用3种常用的酸酐固化剂甲基四氢苯酐(MTHPA)、甲基六氢苯酐(MHHPA)、甲基纳迪克酸酐(MNA)与DER331双酚A环氧树脂反应制备了3种环氧树脂固化物,测试了这3种环氧树脂固化物的体积电阻率和击穿电压。结果表明:当固化剂为MTHPA时,环氧树脂固化物击穿电压最高,为40.4 kV·mm^(-1),体积电阻率为4.29×10^(16)Ω·cm,击穿电压较MNA提高了22.4%,体积电阻率提高了73.0%。基于有限元仿真分析了这3种不同结构环氧树脂固化物分子的最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)的能级差,研究发现,当采用MTHPA作为固化剂的时候,LUMO-HOMO之差达到最大,为5.56 eV,仿真结果表明环氧树脂固化物能级差大小为MTHPA>MHHPA>MNA,该结果和实验结果一致。

双导体有损频变均匀传输线的电磁暂态时域仿真模型研究

特征阻抗和传输函数是多导体传输线电磁暂态时域仿真模型中的2个重要参数。该文以有损频变均匀双导体传输线为研究对象,采用相模变换实现传输线耦合量的解耦,在模态域利用Pade近似和Foster电路模型获得特征阻抗的时域等效电路。同时利用拉普拉斯反变换和Prony近似得到传输函数的近似函数。该文基于等效电路和近似函数通过MATLAB编程建立了双导体传输线的电磁暂态时域仿真模型。最后,用该时域仿真模型获得了阶跃激励下传输线首末端的电压响应,并与PSCAD/EMTDC软件仿真结果进行对比分析,验证了所提时域模型的有效性。

电网海外研究院档案管理实践

全球能源互联网研究院有限公司（以下简称＂联研院＂）前身为国网智能电网研究院,2017年10月改制为全球能源互联网研究院有限公司,是国家电网公司直属科研单位和国内首家专业从事全球能源互联网关键技术和设备开发的高端研发机构。联研院所属海外研究院（以下简称＂海外院＂）包括美国研究院、欧洲研究院（以下简称＂美国院、欧洲院＂）,定位于国家电网公司高端技术研发基地、高端人才培养基地、科技创新试验基地和重大成果输出平台。海外院档案管理因所在国家的法律法规等约束，给海外院文件归档带来了难题。

基于数字水印的电力数据安全分发与溯源技术研究

现有电力数据安全分发与溯源方法,在疑似漏电数据溯源覆盖上存在较大缺陷。利用行散列值水印嵌入方式和行序置换水印嵌入方式,组成正交编码方法,定义六元组式水印模型。利用开放档案信息参考模型实现电力数据安全分发,通过可信发现、固定、提取和分析等步骤实现疑似漏电数据溯源。经过实验验证:该方法水印嵌入和提取能力好,且隐蔽性较高;数据安全分发延迟时间最高为0.75s,延迟时间短,实时性较好;电力数据溯源覆盖率高于95%,溯源精度达97%。

酸酐固化剂复配对环氧树脂复合材料性能分散度的影响

酸酐固化剂因具有耐热性好、固化收缩小、绝缘性能好等优点,被广泛应用于电力装备用环氧树脂复合材料浇注体系。电力系统正在向高电压、大容量方向发展,对电力装备性能提出了更高要求。为获得高性能环氧复合绝缘材料,文中研究了5种常用酸酐固化剂对环氧复合材料性能的影响,发现苯酐存在固化物性能优异,但有固化工艺性差、固化物性能分散度大的问题。进一步,制备了苯酐/六氢苯酐复配固化剂,并研究了复配固化剂对环氧复合材料机械性能和电气性能的影响。实验结果表明,当苯酐/六氢苯酐复配摩尔比例为1∶3时,复配固化剂的熔点最低、固化工艺性较好,固化产物的拉伸、弯曲和击穿强度最大值虽略有降低,但平均值提升显著,分散度显著减小,且耐电弧性能提高了49%。

基于去离子水冷却±800 kV换流变压器阀侧套管的冷却效果和参数的影响

随着我国±800 kV大容量特高压直流输电的快速发展,环氧树脂套管的过热问题备受关注。基于去离子水冷却,该文将环氧树脂套管的水道结构由多管道式改进为一体化结构。采用三维电-热-流场耦合分析方法,考虑热传导和热对流的影响,模拟了换流变压器阀侧套管的温度场分布。通过与温升实验数据对比,仿真结果与实验结果的误差在3.99%以内,验证了该套管模型设计的合理性。与去离子水冷却的多管道式套管相比,改进后的±800 kV去离子水冷却一体化套管的载流导体外表面的最高温度更低且环氧树脂内表面的温差更小,结果表明该套管的去离子水冷却效果极强。研究了水道尺寸、流量和入口水温对去离子水冷却一体化套管温度分布的影响,结果表明该套管的温度分布主要由入口水温和流量控制,将去离子水的流量设置为10 L/min时几乎可以带走套管产生的全部热量,且入口水温越低冷却效果越好。分析结果可用于去离子水冷却±800 kV环氧树脂套管的结构优化与设计。

三电平四桥臂光伏逆变器漏电流抑制研究

为了解决非隔离型光伏逆变器的漏电流问题,提出一种适用于三相三电平四桥臂逆变器的漏电流抑制方案。建立了三相三电平四桥臂逆变器系统的共模模型,分析了不同开关状态下共模电压的幅值及系统漏电流影响因素,进而提出一种基于双载波调制的新型载波调制策略。该调制可以实现共模电压恒定,从而有效抑制漏电流。最后,搭建了TMS320F28335DSP＋XC3S400FPGA数字控制硬件实验平台,对提出的新型载波调制进行了实验研究,实验结果验证了所提方案的有效性。

基于电压源换流器的高压直流输电系统多尺度暂态建模与仿真研究（英文）

针对基于电压源转换器的高压直流(high voltage direct current based voltage source converter,VSC-HVDC)输电系统,该文提出电磁暂态–机电暂态多尺度建模方法并验证多尺度仿真算法的准确、快速和灵活性。该模型采用频移分析(shifted-frequency analysis,SFA)等多尺度建模方法。首先推导移频(shifted frequency,SF)域和dq域之间的解析变换关系,并提出用于系统特性分析的VSC移频多尺度模型;其次,选择性插入π模型获得直流输电线的多尺度暂态模型;最后,通过调整仿真参数,如仿真时间步长和移动频率,使得建立的模型能够灵活仿真具有多个时间尺度和不同网络位置的各种暂态。采用两端和五端VSC-HVDC输电系统作为算例,仿真结果对比表明,提出的模型和算法能够精确模拟高频暂态,快速仿真慢变化暂态,降低计算成本。此外,多尺度模型还可提高VSC-HVDC输电系统电磁–机电暂态混合仿真的灵活性。