VPI定子线圈绝缘的耐盐雾湿热老化性能研究

利用真空压力浸渍(VPI)绝缘制备定子线圈,开展模拟海洋气候的盐雾湿热老化试验。测试了不同老化周期时VPI绝缘复合材料吸水率的变化规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)测试了材料老化前后表面微观形貌的变化;利用宽频介电阻抗谱仪测试不同老化时间、测试温度下VPI绝缘复合材料的频域介电特征量(介电常数、介质损耗因数、电导率)的变化规律,利用电介质极化理论分析老化前后微观结构形态变化与宏观介电性能之间的关系。结果表明:VPI定子线圈经过35周期的盐雾湿热老化试验后,线圈的介质损耗明显增大,表明VPI绝缘的耐盐雾、湿热老化性能较差。     

高损耗介电材料的介电参数测量方法研究

介绍一种高损耗介电材料的介电参数(介电常数、介质损耗角正切、交流电导率)测量的新方法及其原理。这种测量方法只需使用数字式示波器,或者高频电压表等常用仪器就可以在10 Hz至10 MHz范围内的比较宽的频率下测量高损耗电介质的介电性能。     

聚合物纳米复合材料的界面特性

我国高压直流输电技术的发展对电介质材料的绝缘性能提出了更高的要求,聚合物纳米电介质材料以其优异的性能而受到广泛的关注,其中的界面更成为研究热点。界面是纳米填料与聚合物基体之间的纳米级过渡区域,由于形成机理特殊,其具有不同于聚合物基体和纳米填料的独特性质。由于界面在复合材料中占有主导地位,其微观结构及性能将直接影响复合材料的宏观性能。该文综合国内外研究成果,介绍了界面的形成机理和结构模型,论述了界面区对聚合物聚集态结构的影响及陷阱理论,分析了界面在复合材料电学性能中的作用机理,最后探讨了利用静电力显微镜研究界面微区介电特性的技术方法。     

聚合物/无机纳米复合电介质介电性能及其机理最新研究进展

聚合物/无机纳米复合电介质由于其优异的电、热、机械等性能而成为电介质领域研究的热点.本文综述了该领域的最新研究进展,涉及纳米电介质的结构特性和介电性能及其机理,重点阐述了纳米电介质的界面特性和电阻率、介电常数、介质损耗、击穿场强、耐电晕老化、电树枝老化、陷阱、空间电荷等介电特性及其对应的微观和介观机理,并展望了纳米电介...     

纳米高聚物复合材料的结构特性、应用和发展趋势及其思考

综述了纳米粒子及纳米结构材料的基本物理效应;微纳米高聚物复合物的微结构,界面(相)的作用及性能;影响宏观性质及测试技术的一些典型的物理尺度与几何尺度,测量时间尺度与响应的时间尺度;微纳米高聚物复合物的介电松弛理论、结构和性能的简单对比、复合物介电理论的问题以及击穿与树枝行为;微纳米高聚物复合材料的研究现状及发展趋势;以及如何去发现纳米高聚物复合物中的量子(波)效应等.     

等效电路模型分析介电响应的方法、意义及应用

等效电路模型是研究电介质介电响应的有效手段,其反映的是实际介电响应与由代表弛豫过程、电导过程的电气单元构成的电路之间的关系。在等效电路模型中所有可能的电气单元种类包括:1)弛豫峰型介电响应单元;2)低频弥散介电响应单元;3)电荷扩散单元;4)频率无关电容单元;5)直流电导单元。需要根据电介质的微观结构的实际物理意义以及实际的测量条件来选择等效电路模型中相应的电气单元以及单元之间的电气连接方式。在计算等效电路模型的具体参数时,需要在拟合中同时考虑复电容的实部和虚部。同一种电介质,测量的条件不同会导致所测量获得的介电响应和相应的等效电路模型也不同。判断等效电路模型是否合理需从物理实际角度和数学拟合角度两个方面进行判断,不能仅仅为了提高等效电路模型对实际介电响应的拟合程度而随意添加没有实际弛豫过程或电导过程对应的电气单元。等效电路模型分析可以对实际电介质介电响应进行定量的表征,这为深入分析外界条件、组分含量等因素对电介质介电响应以及对电介质微观结构的影响提供了分析方法和理论依据。该文以分析电气绝缘领域常见的硅橡胶材料和树脂材料的介电响应为例,详细讨论了分析实际电介质介电响应时构建等效电路模型的方法以及判断所选等效电路模型是否合理的依据。     

纳米添加剂对聚合物击穿性能的影响

击穿性能是电介质材料最基本的要求,提高材料的电气强度是电介质研究最为重要的任务之一.理想电介质的本征击穿强度远高于实际材料的水平,工程击穿问题的研究实际上是集中在对缺陷体系的研究.就物理机理而言,电子陷阱与散射模型似乎应给予更多的关注.添加剂不仅可用于改善和平衡凝固态聚合物电介质的综合性能,也可以用来明显的提高材料的击穿强度.特别是纳米材料和技术研究的扩大与深入,一方面为击穿研究的发展奠定了一个新的物质基础,另一方面也促进了击穿机理研究的深化.氧化物纳米添加剂/聚酰亚胺基耐电晕漆包线漆、浸渍漆明显地提高了原漆的电压耐受寿命;纳米添加剂也提高了电缆绝缘的工作场强或可靠性.纳米金属粒子也可能明显提高聚合物的电导和击穿性能,本文用散射-陷阱模型对此作了讨论.绝缘结构的时间与空间节律不仅在宏观上具有主宰能力,在微观上也显示出了某种端倪.     

频域介电谱温度归一化微观机理及优化策略研究

作为极具应用前景的电力设备绝缘状态现场评估新方法,频域介电谱在近年来受到了广泛关注。温度归一化是基于频域介电谱的绝缘评估流程中必要和基础的一环,关系最终评估结果的准确性。为建立有效而准确的油纸绝缘频域介电响应温度归一化方法,在深入分析电介质材料频域复介电常数物理内涵的基础上,建立了以频域介电谱1阶偏微分衍生方程和复介电常数实部–虚部综合推导相结合的介电响应机制分析方法,实现了从宽频带内油纸材料的响应曲线中分离电导、低频极化和高频极化等独立的微观介电过程。应用该方法对具有不同温度和不同老化状态的多组油纸材料频域介电谱曲线进行了分析,定量观察了不同介电过程各自的温度特性,并提取势垒高度这一温度特性关键参量。试验结果表明,各介电过程在不同温度下的分布规律具有显著差异,而宏观测量所得的油纸绝缘频域介电响应曲线随温度的平移特性是各微观介电过程在不同温度下分布特性的共同结果。由此,建立了宽频带内基于各独立微观过程热力学特征参量的油纸绝缘频域介电响应温度归一化方法。该方法具有明确的物理意义和完整的流程步骤,在材料频谱分析和现场绝缘评估领域具有普适性。     

电工绝缘材料科学技术的发展简况

很早以前,人们就知道自然界中存在着能保持电荷的物质。十九世纪以前,这类物质被称为非导体。大约在十九世纪中叶,法拉第引入“电介质”概念来表征这类物质。电介质的英文名称Dielectric,是由dia和electric组合而成的,dia来自希腊字,意思是“隔离”。由于早期电介质几乎都是用作电绝缘材料,故电介质又称为绝缘体。现在,电介质的应用范围已扩大,除利用其绝缘性能和介电性能,用作电绝缘材料和电容器介质外,还利用它的压电性能、热电性能、铁电性能、反铁电性能和导波性能等,发展了各种功能材料和功能元件。实际上,电介质是分布极为广泛的一系列物质的统称,其基本特     

燃料电池催化层纳微米结构模拟研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)催化层内部含有复杂的纳微米尺度的孔结构,对电化学反应及各种传递过程的发生和电池的宏观性能有着显著影响,是当前研究的重点和难点。基于大分子团的纳微米尺度模型能够用于PEMFC中多组份功能材料制备过程相关的结构分析和数值解析,可有效分析工艺过程对催化层微观结构的影响,以期从微观模型入手,解决诸如理论最优铂担载量、最优Nafion或PTFE含量,以及碳腐蚀机理等问题,为燃料电池跨尺度、多物理场耦合过程的模型建立打下良好的基础。     

Interfacial phenomena in composite high voltage insulation

This paper deals with two different types of composite insulating materials for HV outdoor insulation technology. For outdoor applications fiberglass reinforced polymer (FRP) is used mainly in transmission line insulators (composite long rods), and as power apparatus housings (composite hollow core insulators). During the last decade mineral filled polymer (MFP) was found to be very suitable for outdoor insulation in the medium and HV ranges. To meet the outdoor demands, long-term stability and durability against environmental stresses are necessary. Composite insulation consists of more than one dielectric component, and linking at least two different kinds of materials leads to interface problems. These regions always appear as weak material structures that can be attacked by various aging mechanisms. The long-term performance and aging resistance are determined by the interface quality. One can distinguish four principal kinds of interface: microscopic, e.g. those between fillers and matrix components; macroscopic, e.g. those between glass fiber rod and polymeric shielding material; internal, in the insulation bulk; and external, solid surface against a liquid or gaseous phase. Today the use of composite insulating materials in HV technology is state of the art. They offer a wide range of superior properties for indoor as well as for outdoor applications. Further improvements should focus on the hydrophobicity and on the long term resistance of the external interface and the stability of the internal interface     

高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及半导电屏蔽材料热性能及机械性能分析

为实现高压直流电缆绝缘料国产化和保证直流电缆系统运行的长期可靠性,选取了两种配方体系的典型直流电缆交联聚乙烯（XLPE）绝缘料及半导电屏蔽料制备试验样品。利用差示扫描量热分析（DSC）、热失重分析（TGA）等技术,分析了试验样品的基本组成成分和分子结构特征,为判断电缆材料的优劣提供重要依据。对直流电缆绝缘料的热性能及机械性能进行了试验研究,考察了材料的导热性及热老化前后材料的力学性能变化,并对试验结果进行了对比分析,为未来直流电缆系统工程设计选型及建立直流绝缘料质量评价体系提供了基础试验数据支持。     

Modeling of traffic flow of automated vehicles

With the development of near term automatic vehicles following concepts such as intelligent cruise control (ICC) and cooperative driving, vehicles will be able to automatically follow each other in the longitudinal direction. The modeling of traffic flow consisting of such vehicles is important for analyzing the effects of vehicle automation on the characteristics of traffic flow and for suggesting macroscopic control strategies to improve efficiency. Such analysis may also suggest ways for modifying the vehicle control characteristics in order to improve the macroscopic behavior of traffic. In this paper, we developed a mesoscopic and macroscopic model that describes the automated traffic-flow dynamics in a single highway lane. The mesoscopic model describes the speed and density continuously in time and space and at the same time retains the microscopic characteristics of traffic flow. The macroscopic model describes the average speed and density at each section of the lane and at each point in time. Even though the macroscopic model does not retain the microscopic characteristics of the vehicular traffic, computationally it is much simpler than the mesoscopic one. Simulations are used to demonstrate the effectiveness of these models in describing traffic-flow characteristics. The developed models indicate some similarities, but also some fundamental differences with existing traffic-flow models for manually driven vehicles.     

XLPE电力电缆中水树枝生长规律的研究

本文参考IECTS61956标准＂评定绝缘材料中水树枝化的试验方法＂设计了一种杯状电极装置,对低密度聚乙烯（LDPE）片状聚合物绝缘材料进行了水树枝生长试验研究,重点研究了LDPE中水树枝的长度与老化时间的关系。实验结果表明,在水树枝产生的初始阶段,其生长速度较快,一段时间后增长速率逐渐减慢。水树枝的长度随老化时间呈幂指数规律增长,这一规律与国外的一些学者提出的水树枝的电致应力引发模型基本相符。     

风力发电机主绝缘老化的诊断和寿命评估

电机在高温运行过程中,必然会引起绝缘材料的老化和结构的受损。本文通过热老化试验,比较了五种风力发电机绝缘材料及其结构的耐老化性能。并利用最小二乘法结合阿伦尼斯加速模型,完成了对试验数据的统计和分析。试验和分析结果表明,该方法能够极大缩短寿命检测时间,实现了在短时间内对工作温度下风力发电机绝缘系统寿命的科学估计。     

The effect of nonsinusoidal voltage on intrinsic aging of cable andcapacitor insulating materials

This paper investigates the effect of nonsinusoidal voltage, i.e. voltage affected by the presence of harmonics, on intrinsic aging of cable and capacitor insulating materials, i.e. cross-linked polyethylene (XLPE) and polypropylene (PP). The results of life tests under sinusoidal and distorted voltage, the latter obtained superimposing one or more harmonics on the 50 Hz component, are processed by statistical techniques derived from design-of-experiment procedures. It is shown that the factor predominant on aging acceleration due to the voltage distortion is voltage-peak increase, but also waveform slope and voltage rms value have statistical significance. Life models are obtained for XLPE and PP insulating materials, which show the endurance of the two materials to aging under nonsinusoidal conditions     

非线性有限元法在出线装置复合绝缘结构电场计算中的应用

极性反转是换流变压器出线结构复合绝缘的一种特殊工作状态,极性反转时由于空间电荷作用可导致绝缘介质内部及界面处电场畸变。另一方面,绝缘介质电性能参数是温度的函数,因此温度梯度导致的电性能参数改变同样会影响绝缘结构在极性反转过程中的瞬态电场分布。基于此,为了较准确地模拟复合绝缘结构在考虑温度分布条件下的极性反转瞬态电场,提出应用非线性有限元法对以上2种瞬态电场影响因素进行耦合分析。首先研究了油浸纸复合绝缘体系电性能参数与温度的关系;然后详细介绍了基于非线性有限元法的瞬态电场计算流程,并通过双层同轴复合绝缘结构模型验证了其有效性;最后对实际换流变压器出线装置的油纸-环氧浸渍典型复合绝缘结构建立了二维轴对称仿真计算模型,在考虑材料非线性的条件下对其极性反转瞬态电场变化过程进行了仿真分析。计算结果表明传统模拟方法与考虑材料非线性时的结果存在较大差异,且极性反转过程中复合绝缘结构易出现畸变严重的局部高场强区。     

热重点斜法(TPS)概述

叙述快速评定电气绝缘浸渍漆和漆布热老化性能试验方法一热重点斜法(TPS)的原理和试验程序，分析了热重分析试验的试验条件与试样处理、恒温下的物理性能老化试验方法以及功能性活化能E的推导等TPS方法的基础，同时，列举了大量的CA与TPS的对比数据，表明TPS是一个成功的快速老化方法。     

硅橡胶复合绝缘户外互感器的结构设计

为保证户外电流、电压互感器在各种户外恶劣环境下能有效安全运行,通过硅橡胶与环氧树脂复合材料对户外电流、电压互感器结构进行优化设计,生产研制出机械强度高、绝缘性能稳定的复合绝缘户外电流、电压互感器。