真空沿面放电产生气体研究分析

由于真空沿面放电产生气体对于沿面放电发展过程产生重要影响,介绍了真空沿面放电产生气体来源于电介质表面气体脱附的研究现状,分析了真空沿面放电产生气体的多重来源,对真空沿面放电产生气体的各种分析方法进行了归纳讨论,提出了国内开展此项研究需要注意的问题和建议.     

真空沿面放电过程聚四氟乙烯分解特性研究

采用质谱分析法对真空沿面放电聚四氟乙烯分解产物进行研究,检测出σ断裂出现的聚四氟乙烯分解产物质量数峰值,证明了真空沿面放电过程中聚四氟乙烯存在表面分解现象.观测到闪络发生前聚四氟乙烯的超前分解现象,并从真空沿面放电产生气体来源出发对此现象进行了解释.给出了真空沿面闪络聚四氟乙烯分解产物数量的计算方法,虽实验检测结果与理...     

电晕放电法臭氧发生器电极的研究

论述了电晕放电法产生臭氧的机理和沿面放电用电极的结构及影响因素 ,认为提高电介质的介电常数、表面电阻率和降低电介质的厚度可以提高臭氧发生器的效率。通过实验确定介质为 0 .2 5～ 0 .4m mα- Al2 O3 电极线缠绕间距为 2～ 3mm的管式臭氧电极单根臭氧质量浓度可以达到12～ 13g/m3 。     

GIS中局部放电与气体分解产物关系的试验

SF6分解气体检测法,因其不受电磁噪声和振动干扰,同时也适用于过热故障的检测等优点,成为对GIS设备进行局部放电检测诊断的重要手段,应用前景广阔。为填补现有文献中关于GIS设备局部放电与SF6分解产物关系的研究空白,在实验室建立了一套能够检测SF6分解气体产物的GIS局部放电研究平台,利用长期加压法研究了局部放电类型、放电严重程度以及气体压强对SF6气体分解产物体积分数的影响以及分解产物体积分数随时间的变化趋势。研究结果表明:在尖刺放电、悬浮放电、沿面放电3种类型中,GIS设备中均产生SOF2+SO2气体与HF气体,上述两种分解气体可作为检测GIS设备局部放电的特征气体;随着局部放电严重程度的加重,SOF2+SO2气体与HF气体体积分数增大,SF6气体分析法比较适用于检测较为严重的放电缺陷;随着SF6气体压强的增大,局部放电产生的SOF2+SO2气体和HF气体的产气速率有下降的趋势。     

微氧对SF6局部放电分解特征组份的影响

由于O2影响了SF6气体分解组分的最终生成物及体积分数,所以通过检测气体绝缘设备内部气体分解组分的体积分数及其变化规律来进行故障诊断时,要考虑这一重要因素.为此利用已搭建好的SF6气体局部放电分解实验装置,在相同的实验条件下,针对含不同O2体积分数的SF6/O2混合气体进行96 h局部放电分解实验,结合气相色谱分析技术,研究O2对SF6局部放电分解组份的影响.实验结果表明:无论是否注入O2,均会产生CF4、CO2、SOF2和SOF2;O2增加会抑制CF4的产生,对CO2的产生影响不大;O2增加对SO2F2和SOF2的产生有促进作用,但对SOF2的促进作用强于SO2F2;在同一个放电时间下,随着O2体积分数的增长SO2F2与SOF2的体积分数比(SO2F2)/(SOF2)逐渐减小并趋于稳定,无论是否注入O2,随着放电时间的增长,这一比值也逐渐减小并趋于稳定.     

GIS中盆式绝缘子沿面放电的新特征气体CS_2

盆式绝缘子沿面放电是气体绝缘组合电器(GIS)的主要绝缘故障形式。为监测盆式绝缘子的绝缘状况,研究GIS内环氧树脂固体绝缘介质发生沿面放电情况下SF6特征分解产物的变化规律,在小型模拟平台上试验发现,CS2是盆式绝缘子沿面放电时SF6气体生成的产物,并在110 k V GIS母线段实体绝缘子沿面放电试验中得到验证。用B3P86量子化学理论计算方法,得出了SF6在盆式绝缘子沿面放电条件下CS2的产生途径和能量条件。试验与理论计算结果表明,盆式绝缘子等固体绝缘介质发生沿面放电时GIS的内部发生复杂的化学反应,会有多种途径生成CS2,且由盆式绝缘子等环氧树脂介质表面炭化后提供碳源。CS2是一种可用于GIS中盆式绝缘子沿面放电故障诊断的特征气体。将CS2作为特征气体应用于生产实际检测,成功发现多起运行中的GIS涉及盆式绝缘子沿面放电导致绝缘损坏的潜伏性缺陷。     

252 kV GIS盆式绝缘子沿面缺陷下SF6分解产物变化规律研究

为了模拟运行工况GIS绝缘子沿面缺陷下的潜伏性和突发性故障,分析实际运行设备中SF_6气体的分解特性,搭建了252 kV真型GIS故障仿真实验平台,并在此基础上构建了SF_6气体分解产物检测系统。对盆式绝缘子发生局部放电和闪络情况下SF_6分解产物的连续变化进行监测。结果表明:在GIS盆式绝缘子沿面缺陷的短时连续监测过程中,并未发现含硫分解产物的产生。CO_2、CF_4含量在局部放电时均未有明显变化,且在发生多次闪络击穿后,两者的含量增加了7～10倍,可将其作为绝缘子沿面突发性故障的判断依据。在局部放电产生后,C_2F_6含量明显增加,但受放电强度的影响较小,而停止放电后其含量迅速降低,可以将其作为绝缘子沿面潜伏性故障的判断依据。CO含量在放电过程中变化较大,没有明显规律,可以将其作为绝缘子沿面放电缺陷的辅助判据。     

GIS绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及特征

为研究气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)设备中绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及其特征,搭建了一套220 kV GIS设备沿面放电缺陷发展实验平台,采用逐步升压法对绝缘子表面固定金属颗粒的沿面局部放电进行长期试验,观察到了放电起始、发展直至沿面闪络的现象。利用测量到的局部放电随时间变化的趋势图、散点图、二维柱状图、灰度图,描述了沿面局部放电发展的现象并获得了相应的图谱特征。试验结果表明:GIS设备绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展现象呈现出电晕放电、电晕放电和沿面流注放电共存、沿面流注放电3个主要阶段。     

电晕放电下C5F10O混合气体的分解特性

C5F10O的绝缘强度高且全球变暖潜能值低,是一种潜在的SF6替代气体,但其分解特性的研究尚少.该文首先基于密度泛函理论对C5F10O的分解路径进行计算,结果表明,C5F10O初步裂解可形成CF3-、F-、C3F7-等自由基,这些自由基经复合或分解反应可最终生成CF4、C2F6、C3F8等氟碳类化合物.随后进行C5F10O/空气与C5F10O/N2混合气体的工频电晕放电实验,采用气相色谱质谱联用技术对分解产物进行定性和定量检测,并分析分解产物的体积分数变化与气体混合比和施加电压之间的关系.实验结果表明:两种混合气体的分解物主要成分为CO、CO2、CF4、C2F6、C3F8、C2F4和C3F6;氟碳类气体总体积分数、CO体积分数及CO2体积分数均与C5F10O混合比例、施加电压正相关.从应用条件和减少分解产物种类与毒性角度考虑,比例为93.5％～96％的空气适合用作C5F10O的缓冲气体.     

H_2O对局部放电下SF_6分解生成特征组分的影响

为建立基于SF6分解特征组分原理的电气设备在线监测与故障诊断理论和方法,用针-板放电模型模拟了金属突出物绝缘缺陷产生局部放电(PD),使含不同微量H2O的SF6/H2O混合气体发生分解,定量测定了CF4、CO2、SO2F2和SOF2 4种特征分解组分的体积分数,得到了各特征组分体积分数、相对产气速率和能量特征比值φ(SOF)2/φ(SO2F2)随微量H2O体积分数φ(H2O)的变化规律,初步了研究φ(H2O)对各特征组分生成规律的影响机制。结果显示,φ(H2O)的增加会抑制CF4的生成,而对CO2的绝对产量和相对产气率的影响均无明显规律;SO2F2和SOF2的累积体积分数均与φ(H2O)正相关,并大致呈线性增长趋势;此外,在放电初期,SO2F2与SOF2的相对产气率均大致随着φ(H2O)的增大而减小,但在放电稳定期,却独立于φ(H2O)且趋于相同;φ(H2O)对特征组分产量比值φ(SOF)2/φ(SO2F2)也有显著的影响。实验结果为提出准确的基于SF6分解特征组分原理的在线监测与故障诊断方法提供参考。     

低气压氮气中放电形式转化的研究

目前广泛采用介质阻挡放电来获得大面积的均匀放电,但在常压下尤其是在空气中这种放电通常为细丝状放电。为研究在氮气中由均匀放电向柱状放电或丝状放电转化的过渡过程随外加电压变化的规律,实验研究了3.5-20kPa的氮气中,介质阻挡材料分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和石英的介质阻挡放电现象和电流波形随外加电压的变化情况,研究比较了介质材料对放电现象和特性的影响。研究发现,放电可在低于初始放电电压的情况下维持,并由丝状放电形式向柱状放电形式转化,放电电流和放电面积随之增大。实验结果表明,在低电场下放电会变得更加均匀,可能存在某种由丝状放电向柱状放电过渡的放电形式。但研究未能验证驻极体表面电荷去吸附对放电的影响。     

空气局部放电衍生物气体生成规律的研究

分解气体分析法通过检测故障产生的气体组分诊断设备故障,是检测电力设备故障的重要方法,在一些应用场合具有不可替代的作用。然而目前该方法只在绝缘油、SF6等绝缘介质的场合有应用,对于空气这一最重要的绝缘介质少有应用。本文搭建空气局部放电过程模拟实验平台及气体产物检测系统,研究放电衍生物气体生成规律。分别采用两种检测方式对气体产物进行检测,结果显示O_3、NO、NO_2为空气放电的主要产物;在放电强度较低时,空气放电主要分解产物为O_3,放电强度进一步增大可以检测到氮氧化物NO和NO_2的产生,且臭氧O_3浓度远大于氮氧化物气体浓度;对于封闭空间,随着放电时间增长分解产物浓度增加,但趋向饱和,且随着施加电压增大,气体产物浓度增加;而在相同放电电压下,空气相对湿度变化对气体产物含量有明显影响,O_3、NO_2的浓度在相对湿度为18%时高于相对湿度为25%和44%时的值;而NO的浓度在相对湿度为44%时高于相对湿度为18%和25%时的值,同时差异较小。     

钛酸锂电池胀气成分的气相色谱分析

介绍了使用气相色谱仪(GC)对钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))电池的胀气进行量化分析的方法。电解液成分不同的Li_4Ti_5O_(12)软包电池在55℃循环多次后,产生不同程度的胀气。使用标准气体对气相色谱仪进行标定后,再对电池的胀气成分进行量化分析。发现使用碳酸乙烯酯(EC)作为电解液溶剂的主要成分时,CO_2为生成气体的主要成分,其次是H_2和CO。在EC基的电解液中加入硅烷作为添加剂时,CO_2的含量超过90%,而且产气量也大大增加。当使用碳酸丙烯酯(PC)替换EC,并使用添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)时,产气量大大减少,生成气体的主要成分是H_2和CO_2。经过数百次循环后,放电态的软包电池放置于55℃烘箱存储两个月,生成气体中H2和CO2的含量减少,CO的含量增多。     

利用低温等离子体降解烯啶虫胺农药废水的研究

为了研究温等离子体在处理烯啶虫胺农药废水方面的效果,采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池结构的反应器,通过介质阻挡放电产生低温等离子体处理烯啶虫胺溶液,研究了不同介质阻挡放电功率及外界因素如Fe2＋、正丁醇、无机盐Na2CO3和H2O2等对等离子体降解烯啶虫胺的影响。实验结果表明,低温等离子体对烯啶虫胺有着较好的处理效...     

Inactivation property of microorganisms in water irradiated by atmospheric‐pressure plasma using dielectric barrier discharge

Microorganisms in water were inactivated by irradiating with an atmospheric‐pressure plasma generated by a dielectric barrier discharge. To understand the inactivation mechanism of microorganisms, the actions due to irradiation with plasma discharge, heating, and chemical reaction are studied. We compare the buffer gases helium and argon in generating the atmospheric‐pressure plasma. The results indicate that the inactivation with the helium as buffer gas is higher than with argon. It is found that the inactivation ratio at different reactor volumes depends on the density of microorganisms in water. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

变压器油中溶解气体的红外吸收特性理论分析

气体的红外吸收特性是红外光学方法分析气体的依据。基于HITRAN2004数据库用逐线积分法对变压器油中溶解气体CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2及H2O的红外吸收特性进行分析,给出各气体在波段500~4 000 cm-1内的吸收系数、主要吸收谱带位置、最强吸收谱线的中心波数及其峰值吸收系数;以各气体特征频谱处的吸收谱线为研究对象,分析峰值吸收系数随压强、温度的变化规律。计算和分析结果是用傅里叶变换红外光谱、光声光谱等红外光学方法对变压器油中溶解气体进行定性定量分析的重要依据。     

光声光谱技术应用于变压器油中溶解气体分析

变压器油中溶解气体在线监测装置中的色谱柱和气敏传感器存在消耗被测气体和长期稳定性差等不足.光声光谱气体分析技术灵敏度高,不消耗被测气体,克服了传统油中溶解气体在线监测技术的缺点.文中对其在变压器油中溶解气体在线监测中的应用进行了研究.构建了用于变压器油中溶解气体分析的光声光谱平台,给出具有红外特征吸收峰的CH4,C2H6,C2H4,C2H2,CO和CO2这6种主要故障特征气体的特征频谱,采用加权最小二乘法对2种混合气体中的CH4,C2H6,C2H4,C2H2,CO和CO2进行了定性和定量分析.分析结果与气体各组分体积分数真实值或气相色谱仪测量值的比较表明,光声光谱技术能有效地对变压器油中溶解气体进行分析.     

Charging characteristics and electric field distribution on alumina as affected by triple junctions in vacuum

This paper describes the dependence of the charging characteristics on the electric field distribution on the alumina (Al/sub 2/O/sub 3/) surface as affected by the triple junction in vacuum. For HV electrical insulation design of vacuum interrupter, surface flashover in vacuum is very important problem to be solved. Attention should be paid to the fact that the insulation characteristics on the dielectric surface are strongly influenced by field emission of electrons from the triple junction and the accumulated charges on the dielectric surface. In order to clarify the charging mechanism, we measured the charging characteristics for various types of triple junctions. In particular, we focused on the influence of the electric field distribution along the solid dielectrics and near the cathode triple junction (CTJ) on the charging characteristics. The results confirmed that the electric field distribution strongly affected the 2-dimensional (2D) distribution of the surface charge on the dielectric sample. Consequently, it was found that positive charging was generated on alumina, when the incident angle of the electric line of force on the alumina surface became >60/spl deg/.     

两相体介质阻挡放电中的三种放电形式

两相体介质阻挡放电(dielectric barrier discharge in atwo-phase mixture,TPM-DBD)是在大气压下产生低温等离子体的重要方法,因具有很高的能量密度而被广泛应用在污染治理中。为研究介质颗粒的填充方式对TPM-DBD的影响,以γ-Al2O3作为填充介质颗粒,将数码相机与体视显微镜连体拍摄放电显微照片。结果发现,随着电压变化,TPM-DBD由3种依次串联发生的放电构成。电压较低时,首先在颗粒与极板间发生剩余间隙放电;随着电压增加,颗粒沿面放电串联发生;电压继续增加,孔隙放电串联发生。当颗粒间距较大时,在颗粒的远域出现典型的丝状放电,而近域内出现可能为汤森放电的放电"暗区"。外电场的数值计算结果初步说明了上述现象,电场畸变是其主要原因。研究结果为调节TPM-DBD的放电形式,进而高效率应用提供了较好的支持。     

大气压不同惰性气体介质阻挡放电特性的比较

为了加深对大气压惰性气体介质阻挡放电的认识,使用电特性测量、高速摄影,发射光谱等手段研究了平板结构大气压惰性气体介质阻挡放电的放电模式、演化过程以及放电机理,并对不同气体的放电特性进行了比较。实验结果表明在2～8mm大气压氦气、氖气中可很容易的实现稳定的均匀放电,并且其放电模式为辉光放电。对2mm气隙的高频大气压氩气介质阻挡放电研究的结果表明,氩气中不易实现覆盖整个电极的均匀放电,而随外加电压的增加,更容易出现自组织的斑图;当气隙距离>3mm时氩气放电为细丝状的流注放电,并且其放电通道中的电流密度可达7.5A/cm2。ICCD高速相机拍摄的时间分辨放电图像显示,大气压氦气、氖气以及氩气的均匀放电为汤森放电向辉光放电的演化过程。光谱诊断结果表明,惰性气体的高能亚稳态粒子与杂质分子的彭宁电离对放电的均匀性起着非常关键的作用。氦气放电等离子体中观察到了氮离子的第一负带系N2+(B2Σu+→X2Σg+);而在氖气和氩气中没有发现这个带系,观察到的是氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线,这说明氖原子和氩原子的亚稳态能级太低不足以激发氮离子的第一负带系。