- 李清玲;刘存生;翁梦蔓;刘屹东;张继升;马小华;闵永刚;
本文综述了国内外耐电晕聚酰亚胺薄膜的专利布局、无机纳米杂化薄膜耐电晕性能的影响因素,介绍了耐电晕聚酰亚胺薄膜在液氮温度下的应用现状,并对耐电晕聚酰亚胺未来的发展方向进行了展望。
2021年08期 v.54 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1793K] - 郭金明;田树军;卓浩泽;
长期电-热复合应力作用下的绝缘油老化问题严重威胁油浸式变压器的安全稳定运行。针对绝缘油老化及其后效引发的变压器故障,亟需开展绝缘油老化特性、机理及诊断方法等相关问题的研究。为此,对矿物绝缘油及植物绝缘油电热老化特性及诊断方法的发展现状与关键技术进行了评述。本文首先总结了变压器用矿物绝缘油及植物绝缘油的理化特性,从高温性能、生物降解率、酸值、电气强度等角度将两者进行了对比。随后就两种绝缘油电、热老化基本形式及老化产物进行了综述。在此基础上,强调了铜等金属材料对绝缘油老化的影响。最后阐述了常用的绝缘油老化状态诊断方法,多种检测手段相结合的特征量多维融合表征有望提高诊断准确率,具有较好的工程应用前景。
2021年08期 v.54 8-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1367K] - 李松江;胡婷;曾四秀;张晓晶;周竹君;
与矿物油变压器相比,植物油变压器具有过载能力强、防火安全性高以及环保性能好等特点,同时,在工作时产生的噪声比干式变压器小,并且损耗更低,体积更小,价格更低,电网及工业用户开始越来越多地使用植物油变压器。本文从植物油变压器的设计、材料的应用及研究、生产以及运行维护等方面,概述了植物油变压器目前的研究进展,并展望了植物油变压器的研究方向以及前景。
2021年08期 v.54 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 845K]
- 周明;邓伟;王文琪;任冠纶;崔巍巍;
采用溶液共混法制备了钛酸钡/聚偏氟乙烯(BT/PVDF)复合材料,研究了BT粒度分布及含量对复合材料介电性能、电气强度、储能性能和热稳定性的影响。结果表明:相较于单一粒径BT,双粒径BT共同填充的协同作用使复合材料具有更加优异的综合性能,且协同作用在两种粒径的BT等质量比时表现最为显著。随着填料含量的增加,复合材料的介电常数增大,热稳定性提升,介质损耗因数保持在相对较低的水平。当BT质量分数为60%,两种粒径BT的质量比为5∶5时,复合材料在100 Hz的介电常数达到46.5,是纯PVDF的5倍;其储能密度与极化强度分别为0.18 J/cm3和0.0119 C/m2,相比纯PVDF分别提高了176%和310%。热失重5%的分解温度达到478.4℃,分别比S-BT和L-BT单独填充的PVDF基复合材料提高了1.3℃和30.3℃。
2021年08期 v.54 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 11337K] - 吴亚民;马忠雷;
以双酚A型环氧树脂为基体,G2019环氧树脂为改性树脂,己二醇二缩水甘油醚为稀释剂,复配出高韧性复合型环氧树脂体系,通过拉挤成型工艺制得风电叶片用高性能环氧树脂基玻璃纤维增强复合材料,并对其力学性能和电气性能进行研究。结果表明:所得复合型环氧树脂体系可作为高韧性环氧树脂基体,当G2019环氧树脂含量为30份时,环氧树脂复合体系浇铸体的冲击强度达到25.1 kJ/m2,与纯双酚A型环氧树脂浇铸体的冲击强度相比提升了151.5%,交流和直流电气强度分别达到48 kV/cm和65 kV/cm。拉挤成型环氧树脂基玻璃纤维增强复合材料具有优异的力学性能和电气性能,能够满足风电领域的应用需求。
2021年08期 v.54 31-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2197K] - 张恒光;廖和安;张笑瑞;倪江峰;
以水溶性聚酯树脂为基体,制备高交联密度的热固性聚酯漆包线漆。通过聚酯树脂中软硬单体比例调控漆液的附着力,通过对聚酯树脂支化度的调整提高漆液的电气强度,借助外加增稠剂提高漆液上漆的工艺性。结果表明:当聚酯树脂的水溶性功能单体摩尔分数为6%,支化功能单体摩尔分数为14%,软硬单体的摩尔比为2∶1时,以其为基体的漆包线漆综合性能最佳;固化剂的最佳质量分数为3.0%;当增稠剂质量分数为0.4%时,漆包线漆的断裂伸长率为40%,电气强度为40 kV/mm。最终制得的漆包线上漆厚度为100μm,击穿电压为4 kV,具有很好的耐热性,在新型传感技术与设备本体一体化变压器中具有潜在的应用价值。
2021年08期 v.54 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1995K] - 申巍;李明儒;李枕;李盛涛;
选用两种纳米填料:纳米氧化钛(TiO_2)和多壁羟基碳纳米管(MWCNTS),向环氧树脂中单独或同时加入两种粒子,制备16种不同的环氧纳米复合电介质。通过体积电阻率测试、表面电位衰减试验与真空直流沿面闪络试验,探究纳米粒子对环氧纳米复合电介质沿面闪络特性的影响。结果表明:环氧纳米复合电介质的沿面闪络电压与填料的质量分数有关,适量的纳米填料会提升复合电介质的沿面闪络电压。单独加入纳米TiO_2与MWCNTS分别将闪络电压提升了14.49%和23.11%,同时加入两种填料可进一步将闪络电压提升至44.99 kV,提升幅度高达36.06%。通过表面电位衰减曲线计算了材料的表面陷阱特性。分析深陷阱与沿面闪络电压的关系发现,闪络电压与深陷阱能级线性相关,陷阱能级越深,闪络电压越高。同时添加两种纳米粒子可以提高材料的深陷阱深度,从而抑制材料表面电子发射和电荷输运过程,提高沿面闪络电压。
2021年08期 v.54 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 3033K] - 杨云梦;许庆重;邓繁盛;董芸滋;李秀峰;崔锡静;
为了研究交联行为对纳米复合电介质力学性能和水树枝特性的影响,采用熔融共混的方法分别制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/OMMT)和交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)两种纳米复合材料,并对其拉伸性能、动态力学性能和水树枝老化特性进行测试。结果表明:有机化蒙脱土(OMMT)加入到XLPE中起到物理交联点和应力分散的作用,使纳米复合材料的拉伸强度增大、韧性增强。均匀分散的OMMT片层阻热和物理支撑的双重作用提高了纳米复合材料高温区的储能模量。纳米复合材料的水树枝引发时间较短,OMMT片层有利于缓冲水分子的伸缩变形对分子链的冲击,水树枝生长长度较小。而交联后形成的三维网状结构使纳米复合材料承受形变的能力增强,具有更优的抗水树枝性能。
2021年08期 v.54 45-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 6931K]
- 梁兆杰;陈硕;田杰;
变压器绝缘老化的负面影响主要是绝缘力学性能下降,一旦遭受外部短路冲击,绕组线圈极可能发生形变,导致变压器丧失绝缘能力,最终引起变压器故障。本研究基于材料力学理论,针对绝缘纸材料结构特点,建立绝缘纸材料力学分析模型。结合绝缘纸材料老化机理及其影响因素,搭建绝缘纸材料力学特性试验平台,利用循环载荷下的应力应变曲线,开展不同老化程度下绝缘纸材料的力学特性试验研究,获得绝缘纸老化力学特性。结果表明:多次循环载荷作用下绝缘纸材料的塑性基本消失,不同老化时间下的绝缘纸可以被近似简化为弹性材料。
2021年08期 v.54 52-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 5917K] - 沈智飞;柳宝坤;王国栋;李诗雨;王娟;黄静;张恒玮;周凯;
在电应力长期作用下,XLPE电缆易发生绝缘老化。为研究XLPE电缆的电老化特性,对10 kV XLPE电缆进行加速电老化实验,并对老化前后样本进行理化性能及介电性能测试。结果表明:电老化后XLPE结晶度明显降低,熔融峰特征温度出现小幅下降;XLPE亚甲基含量有所上升,材料内部出现碳碳双键;PDC测试结果表明,电老化后样品极化电流和去极化电流均有所上升,XLPE电导率和低频介质损耗明显增加。由此可知,高能电子撞击使XLPE分子链发生化学键断裂,从而造成小分子链数量增多以及结晶区破坏,进而导致材料的理化性能和介电性能下降。
2021年08期 v.54 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2261K] - 程驰宙;王鹏;李想;
重复脉冲电压下的局部放电起始电压(PDIV)是评估低压散绕变频电机绝缘性能的重要参数。不同于传统正弦电压,采用重复脉冲对变频电机散绕绕组感性负载匝间绝缘进行PDIV测试时,脉冲上升时间和极性是重点考虑的参数。本文在50、75、100、200 ns 4种脉冲上升时间的重复脉冲电压下,研究脉冲上升时间对3台不同规格的低压散绕变频电机匝间绝缘PDIV及放电能量分布的影响规律,并解释了PDIV随脉冲上升时间变化的机理。结果表明:随着脉冲上升时间的减少,3种电机的PDIV值均呈减小趋势,最大下降率达到28.1%。重复脉冲极性对低压散绕变频电机PDIV测试结果的影响有限,表明正、负极性均可客观反映电机的PDIV性能。随着脉冲上升时间的增加,正、负极性下放电频域能量均呈由高频向低频移动的趋势。研究结果有望为低压散绕变频电机的PDIV测试和相关标准的修订提供参考。
2021年08期 v.54 67-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2871K] - 刘宗喜;欧阳本红;赵鹏;陈铮铮;赵健康;
特高压直流输电工程的实施使得特高压直流电缆装备的需求日渐迫切。为研究特高压直流电缆接头的结构设计,从聚合物绝缘材料的非线性电导率特性对直流电缆接头绝缘电场分布的影响入手,分析改性硅橡胶对特高压直流电缆接头绝缘结构优化设计的影响。结果表明:直流电缆接头增强绝缘中电场强度会随着电缆负荷电流的增大而发生极性反转。掺杂的钛酸铜钙纳米纤维无机填料大幅增强了硅橡胶的电导率非线性,提高了硅橡胶的活化能和电场强度系数参数,降低电导率进入非线性区的阈值电场强度。改性硅橡胶增强绝缘材料明显抑制特高压直流电缆接头中的双层介质界面切向电场、应力锥和高压屏蔽管表面电场的畸变。采用改性硅橡胶作为特高压直流电缆接头增强绝缘材料,可弥补调整电缆接头结构尺寸仍不能有效抑制接头中电场畸变的不足。研究结果可有效解决特高压直流电缆接头设计中的电场控制难题。
2021年08期 v.54 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 4253K] - 陈荣;曹梦;田涛;邢向上;宋晓博;何金;
潮湿污秽等微环境极易引发高压开关柜放电或绝缘击穿故障。为提高开关柜设计及运行水平,本研究对高压开关柜微环境下的内部电场分布特性及绝缘净距离进行仿真计算研究。首先基于COMSOL仿真软件建立40.5 kV高压开关柜母线室多物理场有限元仿真模型,获得开关柜母线室中温度、湿度分布。利用数值分析方法研究有无微环境下的电场分布特性,基于空气流注放电起始判据,利用COMSOL与MATLAB软件计算微环境下的绝缘净距离。最后研究微环境下不同绝缘隔板布置参数(厚度和位置)对电场分布和绝缘净距离的影响。结果表明:在高温高湿的环境下,母线室最高温度可达347.15 K,整体温度呈现上高下低的梯度分布;绝缘隔板处于低温高湿度区域,容易积聚湿污;微环境下母排尖端电场和绝缘净距离降低,但绝缘隔板表面电场增大,沿面闪络概率增大。
2021年08期 v.54 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 10084K]
- 冯钜;胡波;张跃;曹韩学;陈君;马素德;
机械冲击是破坏定子线棒绝缘材料的一个重要因素,目前对定子线棒绝缘材料受机械冲击损伤的情况还缺乏系统研究。本文通过有限元模拟和实验相结合的方法研究机械冲击对定子线棒绝缘材料的影响。结果表明:绝缘材料在受到机械冲击时,同一冲头结构下,平均等效应力-应变和电气强度在增减之后在一定冲击强度范围内趋于稳定;同一冲击强度下,平均等效应力-应变和电气强度均随冲击头末端面积的增大而增大。平均等效应力-应变和电气强度之间存在的相互关系可用于评估机械冲击造成的定子线棒绝缘损伤。
2021年08期 v.54 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 3706K] - 刘宏亮;刘若溪;赵西元;任志刚;陈平;李华春;高景晖;
为研究皱纹铝护套高压交联聚乙烯绝缘电缆缓冲层烧蚀机理,首先,通过对发生烧蚀的110 kV XLPE绝缘电缆进行故障分析,提出电缆径向电流集中是导致烧蚀故障的原因。其次,建立故障电缆的仿真模型,计算缓冲层与皱纹铝护套接触部分的电流密度最大值及其分布情况,并通过模型试验与公式计算验证仿真结果,发现皱纹铝护套波谷嵌入缓冲层的深度和缓冲层体积电阻率影响着径向电流的大小与分布。最后,通过设计模拟试验,证明径向电流集中是导致缓冲层烧蚀的原因之一,并在恒温箱中对模拟烧蚀试验的环境条件进行控制,通过偏光显微镜对比试验样品和烧蚀铝护套的表面形貌。结果表明:模拟烧蚀试验中发生的烧蚀过程与实际故障电缆中的烧蚀过程相同,且随着缓冲层中电流密度最大值的增大,烧蚀的起始时间缩短。本文揭示了皱纹铝护套烧蚀故障径向电流集中的物理机理,为相关故障诊断及防护提供了理论和试验依据。
2021年08期 v.54 94-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 9154K] - 刘洋;陈杰;胡丽斌;赖庆波;刘顺满;曹京荥;张伟;
为研究电缆缓冲层放电烧蚀机理,根据缺陷现象分析缓冲层与铝护套接触状态的变化,建立用于分析缺陷的电路模型,根据模型分析绝缘屏蔽层上的感应电压及影响感应电压的主要因素。从击穿事故线路中截取长度为15 m的缺陷电缆样本,并用缺陷电缆样本搭建局部放电检测实验平台。结果表明:绝缘屏蔽层的感应电压与缺陷数量、组合层电阻率以及缺陷处白色粉末厚度呈正比,与缓冲层和铝护套之间的接触面积呈反比,且缺陷电缆内部的放电信号具有明显的接触不良类放电特征。
2021年08期 v.54 102-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 5104K] - 廖建平;楚金伟;高帆;陈宇飞;刘星伟;张晨;李华强;钟力生;
为了检验现有的DGA故障诊断方法对于充油海缆的适用性,选用国产十二烷基苯绝缘油进行研究。首先采用不同升温速率的热重试验确定十二烷基苯绝缘油的分解温度;随后搭建试验平台,开展十二烷基苯纯油、油纸以及25~#矿物油在150、250、350℃下的热故障模拟试验;试验后测量故障油样中溶解的H_2、CH_4、C_2H_6、C_2H_4、C_2H_2共5种特征气体的百分含量,研究十二烷基苯绝缘油在过热故障下的产气规律;选用现有的DGA故障诊断方法(Duval三角形、四边形图示法)对测得的溶解气体数据进行分析。结果表明:热故障下十二烷基苯绝缘油中溶解的C_2H_4百分含量占比会随故障温度升高明显增加,矿物油中C_2H_4百分含量占比在整个故障温度范围内始终处于较低水平;在热故障诊断时,经典Duval三角形以及四边形图示法可以通过十二烷基苯绝缘油中溶解的气体检测出热故障,但不能够准确地判定故障温度范围,需要对方法中的故障边界做进一步修改。
2021年08期 v.54 109-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 2518K] 下载本期数据