准均匀电场下C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性

SF6因优异的电气特性广泛应用于电器绝缘设备中,但其产生的温室效应对大气环境具有极大损害.近年来,C5F10O作为一种环保型SF6潜在替代气体受到国内外科研工作者的关注.为进一步探究C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性,文中利用气体绝缘性能测试平台,对不同气压、不同C5F10O分压下的2种混合气体在准均匀电场下进行工频击穿试验.实验结果表明,C5F10O混合气体绝缘强度随气体压强的增大而增大;提高C5F10O分压亦可提高两类缓冲气体的绝缘强度,且对N2绝缘强度提升相对值大于干燥空气.从绝缘强度考虑,适当增大C5F10O混合气体气压和C5F10O分压,C5F10O/干燥空气比C5F10O/N2混合气体更具潜力替代室内中低压设备中的 SF6.     

电缆中间接头受潮时电场分布研究

通过ANSYS软件建立10 kV电缆冷缩式中间接头的三维模型,并仿真计算静电场,主要分析不同受潮情况下电场分量的分布情况.结果表明:接头绝缘材料受潮时,复合界面上的电场增大;接头浸水时间越长,电场畸变越严重;主绝缘内侧受潮时水膜对周围的电场分布几乎没有影响,水膜处电场增大,但场强依然保持在极低的水平.     

T接塔横担间距对电场分布影响的仿真研究

由于没有专门的设计规范,会造成T接塔在按照直线塔标准进行设计时塔头横担间距过大,电气安全余量过多,经济性不足。因此为T接塔的塔头电气安全余量,基于COMSOL Multiphysics软件,以实际工程中的某110 kV双回T接塔为研究对象进行建模。分析了T接塔两侧、带电作业工作点以及地面上1.5m处电场分布。研究结果表明,110kV双回T接塔在缩短横担间距后,T接塔的电场分布得到明显改善且均满足电气安全要求。在相对主线路方向电场更强且分布不均匀的T接线路侧,电场强度得到明显改善。T接塔塔头横担间距存在电气安全余量,可进一步优化。     

10kV交流XLPE电缆熔接头的直流电场仿真分析

为了研究具有不同电气性能的熔接头在直流下运行的电场分布,本文以10 kV交流交联聚乙烯(XLPE)电缆熔接头为例,通过有限元仿真软件建立熔接头电场和温度场耦合仿真模型,得到了当恢复绝缘且具有不同直流电导率时熔接头的直流电场分布.结果表明:当恢复绝缘的直流电导率大于本体绝缘时,熔接头直流运行时的最大场强位于反应力锥处.随着绝缘温差的增大,反应力锥场强逐渐减小而应力锥场强逐渐增大.反应力锥坡度越小,其电场强度越大,但熔接头恢复绝缘与本体绝缘的结合性更好.     

憎水性表面水带形状对其闪络特性的影响

由于具有优异的防污闪性能,复合绝缘子已经被广泛应用于电力系统。复合绝缘子的憎水性和憎水迁移性是其优异防污闪特性的关键因素,当其表面憎水性减弱或丧失时,绝缘子受潮后表面会产生水珠、水带,此时的复合绝缘子的闪络电压有可能大幅下降。为此,研究了表面覆有水带的憎水性试片的闪络特性,观察了局部电弧在不同形状水带表面的动态发展过程,定义了干带击穿后水带的临界闪络长度,并通过仿真研究了沿水带路径的电场分布。研究结果表明,当覆有水带的试片表面产生局部电弧以后,试片表面电场分布沿水带路径发生明显畸变,导致电弧发展路径的变化以及水带临界闪络长度的改变,研究结果可以加深对憎水性表面闪络过程的认识。     

基于微纳光纤的三光束干涉型电场传感器

光纤电场传感器具有体积小、电气绝缘性能良好等特点,在电气设备状态监测中具有广泛而重要的应用。针对传统基于双光束干涉的电场传感器所存在的灵敏度低、温度稳定性差等技术瓶颈问题,提出一种基于三光束干涉(TBI)的电场传感器。为此介绍了传感器的工作机理,讨论了TBI器件的结构参数对传感器性能的影响规律,给出了具有良好温度稳定性及灵敏度的传感器最优结构设计方法。实验测试结果表明,TBI电场传感器的平均灵敏度约为1.32 V/(kV·cm–1),温度稳定性为2.6 pm/℃,传感器对工频及脉冲电场的响应结果表明:传感器具有较宽的响应频带范围。该研究工作对提升全光纤电场传感器的技术水平、推广其在工程中的实际应用具有重要意义。     

EPR电缆终端不同位置下环切缺陷的电场及放电PSA谱图特性

动车组用乙丙橡胶(ethylene-propylene rubber,EPR)电缆终端在安装时需人工剥除外半导电层,易造成环切缺陷进而导致放电现象,同时缺陷处易填充气体形成气隙,将加速放电发展,最终引起严重的电缆击穿故障。首先对距截断处60 mm内含环切缺陷的电缆终端进行有限元分析,计算环切处最大场强;然后在25 kV工频电压下开展放电试验,分析了PRPD和PSA谱图特征,并对PSA谱图灰度值作K-means聚类特征提取。研究结果表明,环切缺陷的位置与其对EPR电缆绝缘性能的影响密切相关,距截断处60mm以内的环切缺陷不可忽视;当连续放电脉冲电压差绝对值相等时,缺陷靠近截断处且影响极其严重,距离超过60 mm时则影响较小。结合放电特性可知,PSA谱图灰度值小于255的频数在5区的最大占比、4区的最小占比和分类聚心特征,可为判断环切缺陷位置和EPR电缆绝缘状态提供重要的理论依据和数据参照。     

不同形式电压下高压直流电缆试验终端电场与空间电荷分布计算

试验终端是高压直流电缆电气性能试验的重要组成部分,该文基于交流电缆水终端建立了直流电缆水油终端模型,并得到了直流电场下的电场和电荷分布.为研究不同形式电压下高压直流水油终端中电场强度及其电荷密度分布,首先建立了水油终端电场-空间电荷仿真模型,该模型考虑了空间电荷的注入以及空间电荷和电场的相互作用;接着将仿真结果与试验进行对比,以验证模型的正确性;随后,基于该仿真模型分析了直流电压及6种不同形式冲击电压下水油终端的电场强度、电荷密度分布规律,并与GB/T 31489.1规定的6种冲击电压下水油界面处的场强与电荷密度进行比较.结果 表明,雷电冲击电压在水油界面上产生的场强幅值最大,超过了水的击穿场强.因此水油终端不适用于雷电冲击试验.论文研究可为高压直流试验终端的研发提供参考.     

线板型静电除尘器的电场、流场与颗粒浓度分布的数值模拟

为了深入研究颗粒在静电除尘器内的传输行为,采用开源软件OpenFOAM计算了Maxwell方程组、连续方程、动量方程、颗粒荷电和输运方程,分析线板型静电除尘器内电场、流场和颗粒浓度分布的特点.结果 表明,电势、流场和收尘效率的预测值与实验数据符合良好.在线板型静电除尘器内,电势和电荷密度以电晕线为中心呈对称分布,流场和颗粒浓度场以电晕线连线为对称轴基本呈对称分布.静电除尘器的收尘率随板间距的增加而减小,随电晕线间距的增加先增加后减小.当表示电场力与惯性力之比的无量纲准数MEHD和表示惯性力与黏性力之比的雷诺数Re的平方之比NEHD/Re2＜ 1.31×10-8时,静电除尘器内漩涡几乎消失,一次流占主导地位.当NEHD/Re2＞3.35×10-6时,静电除尘器内流场出现多个大尺度漩涡,电子风占主导地位.当NEHD/Re2＞ 3.35×10-6或NEHD/Re2 ＜3.35×10-8时,大涡模拟和k-ε湍流模型预测的收尘效率相同;当1.31×10-8＜NEHD/Re2＜3.35×10-6之间时,大涡模拟和k-ε湍流模型预测的收尘效率存在较大差异.     

大气离子迁移率对直流线路合成电场与离子流密度影响的研究

为了研究离子迁移率对直流线路合成电场与离子流密度分布的影响,计算了一定温度和湿度下,气压改变导致离子迁移率和导线起晕场强变化后,合成电场与离子流密度的分布变化.合成电场的控制方程为Poisson方程和电流连续性方程.使用的电极结构为一维圆柱电晕笼和二维±1100 kV双极输电线路结构.计算结果表明,在相同导线电压下,若离子迁移率增加约一半,同时起晕场强降低33％,电晕笼处的合成电场增强约80％,离子流密度增加约6倍.若离子迁移率平均增加16％,起晕场强降低16％,±1100 kV线路地面合成电场增强约一半,离子流密度增加约1.5倍.