综述

• 用于柔性显示耐高温透明聚酰亚胺的研究进展

  张子佳;刘杰;江乾;徐江;杨海洋;黄安民;王进;杨军;

  聚酰亚胺由于其优异的耐热性能、耐化学性能和力学性能，是最适合作为柔性显示的材料之一。而在聚酰亚胺的分子结构设计中，材料的耐热性与光学透明性之间存在制约关系，因此制备同时具有高耐热性以及高透明度的材料极具挑战。本文从分子结构设计出发，总结了近年来无色聚酰亚胺的研究进展，分析了含氮杂环、分子间氢键、柔性脂环结构、极性侧基以及异构结构等对聚酰亚胺性能的影响，剖析分子结构设计的内在规律，并展望了聚酰亚胺分子结构设计的发展方向。

  2025年10期 v.58 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K]
  

• 绝缘子表面微生物附着及其对电气性能影响的研究进展

  张立雄;李黎;侯天宇;刘大伟;

  在温暖潮湿环境下，绝缘子表面易滋生出微生物附着层，形成常规积污与微生物伴生的表面复合污染，造成绝缘子表面微观结构受损和电气性能下降，给电力系统安全运行带来隐患。本文调研了国内外绝缘子表面常见微生物附着情况，介绍了典型微生物的生长机理，总结了现阶段研究发现的微生物对工程材料的主要致害成因，以及微生物附着对绝缘子憎水性、微观结构、闪络特性等性能的影响规律，概述了电力运维部门现有的微生物防治措施，提出后续应深入研究绝缘子表面微生物附着的客观规律，以及微生物复合染污对绝缘子性能影响的作用机制、检测方法和有效防治措施。

  2025年10期 v.58 8-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1517K]
  

材料研究

• 等离子体氟化钠基蒙脱土表面自组装对聚丙烯薄膜绝缘性能的影响

  李霖;田浩男;刘麒;谢军;

  聚丙烯（PP）电介质作为薄膜电容器常用的核心组成部分，其绝缘性能对电容器的储能密度及安全可靠运行具有重要影响。本文以钠基蒙脱土（Na-MMT）和聚乙烯醇（PVA）有机胶构成自组装涂层以提高聚丙烯薄膜的绝缘性能，辅以低温等离子体改性技术氟化Na-MMT。通过对填料进行等离子体氟化处理提升聚丙烯薄膜的绝缘性能，探寻Na-MMT氟化后对改性薄膜绝缘性能的影响。结果表明：对Na-MMT进行等离子体氟化后，复合薄膜的击穿强度相对未界面氟化的复合薄膜提高了2.45%，且对闪络电压的影响不大。Na-MMT经氟化后，其禁带宽度、电荷阻挡作用的增加以及引入涂层的深陷阱对电荷沿自组装层界面向聚丙烯薄膜迁移的抑制作用是薄膜击穿强度提升的原因。

  2025年10期 v.58 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K]
  

• PP/SIS电缆绝缘料绝缘与挤出特性研究

  祝文亲;周洋;李石琨;窦彤彤;陈商涛;杜斌;史晓宁;李文鹏;张翀;

  为优化聚丙烯（PP）基绝缘料的电气性能、力学性能及长时挤出工艺，通过熔融共混PP与苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物（SIS）弹性体制备了不同SIS含量的PP/SIS复合绝缘料，对不同SIS弹性体含量绝缘料的微观结构、介电性能、电气强度、拉伸强度及连续挤出性能等进行了系统研究。结果表明：随着SIS含量的增加，SIS与PP产生分子链段融合纠缠，使得绝缘料整体晶粒尺寸和结晶度逐渐减小，并导致绝缘料的电气强度及机械强度呈现不同程度的下降趋势。在SIS质量分数为30%时，绝缘料的体积电阻率达到最大值1.55×10~(16)Ω·m，介质损耗因数达到较低值3.3×10~(-4)，同时拉伸强度达到37.4 MPa，相较于纯PP基料的拉伸强度仅下降14.2%，断裂伸长率达到1 806%。此外，该绝缘料的双螺杆挤出扭矩波动为3.8%，机头压力波动为4.5%，挤出性能较为稳定。

  2025年10期 v.58 33-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K]
  

• EBA酯含量对电缆屏蔽料性能的影响研究

  周远翔;戚国庆;李科;杜世玮;

  乙烯丙烯酸丁酯（EBA）具有优良的加工性能、高热分解温度和良好的填充性，是高压电缆屏蔽料的主要原料。我国对高压电缆屏蔽料用EBA树脂的研究起步晚，材料特性研究不足，严重制约了高压电缆屏蔽料的国产化进程。本文选用5种丙烯酸丁酯（BA）含量（质量分数分别为8%、13%、17%、20%、27%）的EBA作为基体树脂，以导电炭黑（CB）为填料，通过熔融共混制备了不同BA含量的电缆屏蔽料，系统研究了EBA中BA含量对高压电缆屏蔽料性能的影响机制。结果表明：BA含量会改变EBA基体树脂的极性和结晶度，从而影响电缆屏蔽料的电学、力学性能及热稳定性。当BA质量分数为17%时，电缆屏蔽料的电性能最佳，过高或过低的BA含量均不利于导电网络的形成，进而导致电性能下降。

  2025年10期 v.58 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
  

• XLPE和SiR材料在20 Hz和50 Hz电压下的电气强度测试及对比

  谭海云;何嘉祥;吕鑫;吴婧;曹俊平;刘英;李文辉;

  低频输电为中远距离海上风电送出及负荷中心互联提供了一种经济且高效的技术方案，电缆及其附件在低频及工频下的性能差异成为关注焦点。本文对电缆及其附件用XLPE和SiR绝缘试样在20 Hz和50 Hz电压下进行了快速升压以及逐级升压击穿试验，并对结果进行了对比分析。结果表明：XLPE试样的短时电气强度随着温度和频率的升高而降低；SiR试样在两种频率下的电气强度差异不大，但随着温度升高，SiR试样的短时电气强度显著增大。红外光谱测试结果显示，短时的高温、高场强未对SiR材料内部化学交联网络造成损伤，电气强度的增大可能由物理因素导致。在经受较长时间的电压作用后，XLPE试样的电气强度明显降低，而SiR试样的电气强度仅小幅下降，此外，XLPE试样在20 Hz和50 Hz下的电压耐受指数分别为8.75和10.67,SiR试样的则为16.95和18.75，表明SiR试样虽然电气强度绝对值显著低于XLPE试样，但具有更为优异的耐电压老化性能。SiR材料的溶胀性能试验结果表明，高黏度硅油和大分子量植物油可在SiR材料进行高温或/和长时电压试验中作为保护媒质使用。

  2025年10期 v.58 51-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
  

• 有机硅玻璃布补强芳纶纤维云母带的研究与应用

  李翠翠;周成;夏宇;唐庆峰;孙世同;

  随着铁路向高速、重载的方向发展，牵引电机绝缘系统耐热等级要求越来越高。目前耐热等级最高的是有机硅绝缘系统，经过多年的技术开发，国产的有机硅浸渍树脂已应用，但用于更高速牵引电机的有机硅玻璃布补强芳纶纤维云母带仍依赖于进口产品。本文采用自制有机硅胶粘剂和市售有机硅胶粘剂分别制备有机硅玻璃布补强芳纶纤维云母带，与进口云母带进行基本性能对比，并通过模拟线圈验证云母带与浸渍树脂的电气性能。结果表明：自制的有机硅玻璃布补强芳纶纤维云母带绕包工艺性良好，与进口有机硅树脂的相容性良好，固化率高，且电气性能及老化性能满足牵引电机绝缘技术要求。应用自制有机硅玻璃布补强芳纶纤维云母带试制的样机，运行效果良好，能够替代进口的有机硅玻璃布补强芳纶纤维云母带。

  2025年10期 v.58 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 890K]
  

绝缘技术

• 电晕处理对双向拉伸聚丙烯电容膜结构和性能的影响

  王锦清;黄炎煌;杜建强;郭汉乡;林佳鑫;

  电晕处理是双向拉伸聚丙烯（BOPP）电容膜后处理工艺中的重要步骤。本文通过固定拉伸工艺，调整薄膜电晕处理的强度，系统研究了电晕处理及其强度对BOPP电容膜表面形貌、晶体结构、表面湿润张力以及电气强度的影响。结果表明：电晕处理降低了薄膜电晕面表面结构的物理高度。更重要的，电晕处理显著影响了薄膜的化学结构，在薄膜表面引入了键能更高的碳氧键（C-O、C=O）等极性键。随着电晕强度的增大，薄膜表面湿润张力增强，但同时使薄膜直流电气强度的Weibull拟合变得离散，电气性能稳定性下降。

  2025年10期 v.58 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K]
  

• 热-水-电对间位芳纶纸微观结构和能量影响的分子动力学模拟

  徐林海;李璐;吝伶艳;雷志鹏;张建花;康爱亮;

  芳纶绝缘纸常用作矿用干式变压器的绝缘材料，在矿井运行过程中长期受到热、水、电等多种因子的影响而逐渐老化。为了从微观角度研究这些老化因子对芳纶分子的作用机理，本文基于分子动力学模拟了不同温度、水分含量和电场下芳纶的微观结构和能量变化。结果表明：温度升高主要增加了分子成键作用能，苯环C-H键更容易伸长，分子链运动更为剧烈，进而导致氢键数量的波动增大；水分破坏了分子链间的氢键，使得分子链的结合能力变差，热运动受到的束缚更小，芳纶更容易发生物理老化；电场增大了酰胺基和苯环间的二面角扭转能，在电场强度为（0.1～0.4）×10~(10) V/m时，芳纶分子结构和势能变化较小，当电场强度为0.5×10~(10) V/m后，分子结构不再保持，大多数酰胺基扭转并沿电场取向，使体系电势能明显下降，温度升高。此外，温度和水分均促进了分子酰胺基在电场中发生转向极化。

  2025年10期 v.58 73-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1083K]
  

• 高dV/dt方波电压下温度对功率模块封装绝缘局部放电多光谱特性的影响

  汪彪;丁毅;王雅妮;王亚林;尹毅;

  功率模块封装绝缘承受方波电压和热应力的耦合作用，一旦引发局部放电（partial discharge,PD），将加速材料老化，进而导致绝缘失效。本文基于硅光电倍增阵列（silicon photomultiplier,SiPM），搭建了抗干扰性好的多光谱局部放电同步检测系统，在方波电压和高温条件下对功率模块硅弹性体封装绝缘进行加速老化实验，重点研究温度对硅弹性体封装绝缘老化过程中局部放电辐射光谱特性的影响。结果表明：局部放电主要产生近紫外波段的光信号，多光谱光辐射强度和平均放电发生率随温度升高而增加，近红外波段光辐射强度及其占比在绝缘失效前显著增加。光谱辐射机理分析表明，250～500 nm波段光子的产生可能与分子的电子能级跃迁有关，而500～800 nm波段光子的产生可能来自分子的化学键振动。

  2025年10期 v.58 82-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K]
  

• 基于SiPM传感的油中局部放电多光谱检测技术

  贺浩原;潘成;秦少瑞;姚雨杭;朱庆东;唐炬;

  硅光电倍增管（SiPM）具有很高的光学检测灵敏度，应用于电力设备绝缘状态监测和诊断前景广阔。本文对比了变压器油中SiPM传感器与高频电流传感器（HFCT）的局部放电检出特性，并研究了基于SiPM传感的油中局部放电多光谱特性。结果表明：对于针板放电，检测距离小于50 cm时，SiPM传感器的检测效果优于HFCT；对于悬浮放电，检测距离小于55 cm时，SiPM传感器的检测效果优于HFCT。针板放电下，350～480 nm波段内检测到的放电数量占比最高，480～577 nm波段内检测到的放电数量占比随着电压等级的升高而增加；悬浮放电下，350～480 nm波段内检测到的放电数量占比较少，而480～577 nm波段内检测到的放电数量占比较多。多光谱信息在油中局部放电类型的识别和严重程度诊断方面具备应用潜力。

  2025年10期 v.58 92-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1443K]
  

• 基于原型网络与元学习的小样本GIL局部放电模式识别方法

  陈锋;李梦齐;王先勇;汪宇轩;彭小圣;王旭;李茂;杨宗振;

  训练样本稀缺是实现GIL绝缘状态检测与故障诊断的关键难题。针对该问题，提出一种依据元学习理论与原型网络的小样本GIL局部放电模式识别方法，该方法通过优化空间映射网络，实现样本在高维空间的映射聚类。首先设计4种GIL典型缺陷模型，构建局部放电实验平台和对应的小样本局放数据库；然后绘制GIL与发电机局放相位图谱，分别作为测试集与训练集；接着采用元学习训练方法，将支持集样本个数依次局限为1、5、10、20以验证模型有效性，并将各方面识别性能与匹配网络、ResNet-18和GoogLeNet进行对比。结果表明：原型网络诊断准确率在仅提供5个支持样本时便可达到96%以上，相比于其他方法具有更高的识别精度、更强的稳定性以及良好的对未见新样本的泛化能力。

  2025年10期 v.58 102-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
  

测试与分析

• 基于相场模型的大型电机主绝缘机电耦合损伤扩展特性研究

  武晓波;张海军;王波隆;李家欣;

  绝缘损伤及其劣化扩展是引起大型电机定子端部绕组短路事故的主要原因之一。本文提出一种基于相场模型的定子端部主绝缘裂纹损伤演化方法，研究和分析了机械损伤扩展状态对电机主绝缘电气损伤劣化的影响规律。利用相场法推导了工频动态电磁力作用下大型电机主绝缘裂纹的扩展演化模型，并定义最大历史变量来提高模拟裂纹损伤扩展的准确性。计算了10 kV电压等级下不同裂纹演化状态的绝缘域电位和场强分布，通过电损伤变量定量描述了绝缘电损伤随机械损伤变化的动态过程。结果表明：随着裂纹扩展程度的增加，裂纹周围的应力最大幅值是其他健康区域最大幅值的7倍左右，应变则为10倍左右；绝缘的电损伤程度也随着裂纹的扩展而加深，同时裂纹周围的电势分布和电场分布发生畸变。

  2025年10期 v.58 111-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1232K]
  

• 基于步进频率波反射的低压电缆局部绝缘破损诊断及定位技术研究

  付佳佳;刘彩霞;李玉洁;马泽军;

  针对现有的电缆故障定位技术仅能定位短路和开路故障，而无法定位电缆绝缘破损故障的问题，本文首先建立同轴电缆的有限元模型，提取不同破损程度下同轴电缆的特征阻抗参数，基于有限元仿真结果和传输线理论分析了电缆缺陷对特征阻抗造成的影响。然后，使用步进频率信号作为检测信号，对同轴电缆缺陷及中间接头缺陷开展实验研究。结果表明：随着步进频率信号的频率增加，缺陷处的反射越来越明显，基于步进频率波反射的电缆缺陷检测结果在误差允许范围内，能够准确检测同轴电缆缺陷和中间接头缺陷，为提高电力系统稳定性提供有力支撑。

  2025年10期 v.58 118-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K]
  

• 开口式绝缘包覆均压环防鸟粪闪络特性研究

  伍弘;张建国;吴彦亨;吴波;帅垭灵;谢传林;毕茂强;

  随着生态环境的改善，鸟类活动范围越来越大，鸟粪滴落引起的闪络逐渐成为影响架空输电线路安全运行的重要问题之一。本文针对110 kV复合绝缘子硅橡胶包覆均压环的防鸟粪闪络性能进行研究。首先，利用有限元仿真软件分析了鸟粪电导率、污秽程度等因素对硅橡胶包覆均压环电场分布的影响。其次，通过模拟鸟粪液闪络试验平台，改变鸟粪电导率、覆污程度等因素，分析了开口式硅橡胶包覆均压环的防鸟粪闪络性能。结果表明：硅橡胶包覆均压环能够有效降低鸟粪端部的最大电场强度，降低鸟粪闪络概率，仿真和试验结果改善趋势一致。硅橡胶包覆均压环的防鸟粪闪络性能优于普通均压环。而开口式硅橡胶包覆均压环在防鸟粪闪络方面具有与未开口式硅橡胶包覆均压环相近的性能，但更便于安装和维护。

  2025年10期 v.58 127-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1305K]
  

• 变压器油中不同硫化物分子的腐蚀性及腐蚀机理研究

  付文光;王琼;杨玥;

  本文针对二苄基二硫醚、二苄基硫醚、十六硫醇、苯丙噻吩、二苯基砜、二苯基亚砜这6种不同类型的硫化物，研究了不同硫化物种类、不同硫化物浓度、不同老化时间、不同老化温度对变压器油硫腐蚀性的影响。基于密度泛函理论，研究了6种硫化物分子在铜导体表面的吸附结构、吸附能、脱硫能与态密度分布。试验结果表明，二苄基二硫醚的腐蚀性最强，二苄基硫醚、十六硫醇、苯并噻吩具有轻微腐蚀性，而二苯基砜与二苯基亚砜不具有腐蚀性。硫腐蚀性除了与硫化物浓度正相关之外，老化温度和老化时间也极大地影响硫化物的腐蚀性。计算结果表明，二苄基二硫醚在铜导体表面吸附的过程中二硫键断裂生成了苄硫自由基，其余5种硫化物也均与铜吸附形成化学键。二苄基二硫醚的吸附能远高于其他5种硫化物，脱硫能远低于其他5种硫化物，费米能级降低最为显著。硫化物的吸附能、脱硫能和态密度变化与腐蚀性的强弱呈现显著相关性。

  2025年10期 v.58 138-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1196K]
  

• 铁改性活性炭的制备及其对劣化变压器油再生试验的研究

  窦鹏;朱紫妍;黄燕;周义凤;

  以活性炭（AC）为原料，FeCl_3为改性剂，制备不同Fe含量的改性活性炭（FAC-x），通过比表面积、红外光谱、扫描电镜和接触角等表征技术对比分析改性前后活性炭的理化特性，并采用FAC-x对劣化变压器油进行吸附再生实验。结果表明：金属氧化物负载于AC上使FAC-x的表面粗糙度、亲水性、极性、比表面积均增大，FAC-x中微孔含量较AC增加，介孔的含量减少。当负载量为5%时，吸附剂FAC-5的比表面积最佳，且FAC-5对劣化变压器油的脱酸率和脱色率最高，分别为79.1%和87.5%。FAC-5吸附后变压器油中劣化产物的官能团明显减少，且再生变压器油的击穿电压、界面张力、介质损耗因数和体积电阻率等指标均达到国家标准。

  2025年10期 v.58 146-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K]
  
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