变压器油中绝缘介质沿面闪络的研究进展

变压器油中固-液交界面沿面闪络现象会严重影响绝缘设备的耐压性能,变压器油中绝缘介质沿面闪络的研究已引起研究人员的关注。介绍了目前研究所采用的实验研究方法以及测量手段,关注纳秒脉冲条件下的闪络特性,在此基础上综述了国内外有关变压器油成分、施加电压波形、绝缘结构以及固体介电性能等因素对沿面闪络影响的研究现状,介绍了沿面闪络过程和一些实用的经验公式,最后提出了变压器油中绝缘介质沿面闪络领域亟待解决的难点问题。     

绝缘子真空沿面闪络统计学模型常数的初步测量

利用一套平行平板型真空沿面闪络实验平台,测量了脉冲功率装置中常用绝缘材料在真空45.绝缘结构中的沿面闪络统计学模型常数.实验平台使用基于Marx-Blumlein方式产生高压方波脉冲的高压源,输出电压半高全宽120ns,前沿30ns,90％平顶80ns,电压幅度在180～280kV之间.按照相应的防止出现明显系统性缺陷...     

轻质高频高压纳秒脉冲电源研制

高压脉冲电源是产生放电等离子体及其应用于生物医学、材料表面处理及流动控制的重要激励源.基于单极性Marx电路与脉冲变压器相结合的思路,利用脉冲变压器的电压波形过冲现象,开发了一台高频高压纳秒脉冲电源样机.该电源样机输出电压幅值最高可达21 kV,频率最高达16 kHz,上升沿和下降沿分别约为145 ns和215 ns,脉宽约为250 ns;输出平均功率为125W以内时,整机效率高于80％.该脉冲电源的输出电压、频率等参数连续可调且体积较小.上述研究为开发应用于放电等离子体的高压脉冲电源提供重要参考.     

纳秒级高压脉冲下变压器油中沿面闪络特性的实验研究

介绍了影响固体绝缘材料在变压器油中沿面放电特性的主要因素。分别进行了变压器油中尼龙6,有机玻璃在不同脉冲宽度、脉冲速度和不同电极夹角下沿面放电特性的实验研究,并且与直流、工频和雷电波条件下的沿面放电情况进行了比较。实验发现,相对于直流、工频和雷电波条件,纳秒级脉冲下材料在变压器油中的沿面击穿场强会大幅度的提高。在试样与电极夹角约45°时,绝缘材料的沿面击穿场强最高。对重频纳秒脉冲作用下材料在变压器油中的沿面闪络特性做了初步的实验。     

直流和脉冲电压下绝缘沿面闪络试验系统的研制

为了研究大气压下绝缘沿面闪络机理,研制了一套直流和脉冲电压下绝缘沿面闪络试验系统。由于沿面闪络是ns时间分辨的动态变化过程,为了使测量的暂态信号是由沿面闪络本身产生,此系统经过特殊设计,主要包括:放电室和同轴电缆采用同轴几何结构连接,阻抗匹配;电源和同轴电缆阻抗匹配。该系统放电室内外导体半径为3.6 cm和8.3 cm,施加的直流电压为±80 kV,施加的脉冲电压幅值为460 kV,上升时间为36 ns。研制的试验系统能满足4 cm间隙沿面闪络试验要求。     

直流电压分量对交直流叠加电压下油纸绝缘沿面闪络的影响

为了更加深入地了解换流变压器中交直流叠加电压下油纸绝缘的沿面闪络问题,通过搭建直流电压分量可以任意调节的交直流叠加电源系统,研究了具有背面电极和不具有背面电极这2种结构下油纸绝缘的沿面闪络问题。试验结果表明:在复合电场下,有背面电极时,沿面闪络电压比无背面电极时稍低;在2种结构下,沿面闪络电压均表现为纯交流电压时最低,随着直流电压分量的增加,沿面闪络电压也逐渐增加。此外为分析油纸绝缘界面的影响,还研究了相同电极结构下纯油的击穿电压。对比分析纯油的击穿电压和油纸绝缘的沿面闪络电压后发现:直流电压分量较低时,油纸绝缘界面的存在降低了该结构的击穿电压;而直流电压分量较高时,油纸绝缘界面的存在反而稍微提高了该结构的击穿电压。最后从复合电场分布的特点出发,分析了不同直流电压分量下油纸绝缘的沿面闪络过程。分析后认为:直流电压分量较小时,电极附近电场强度较高,导致油易于电离并产生大量载流子,从而促进了油纸沿面闪络的发展;而随着直流电压分量的变大,电场分布将变得不同,其沿面闪络电压升高;同时,上述电场分布的特点也是造成直流电压分量较低时沿面闪络电压低于纯油击穿电压的原因。     

用于放电等离子体的重频固态纳秒脉冲电源

为提高放电功率、产生大面积等离子体,设计了一种高重复频率纳秒脉冲电源,其基本原理是采用高压截断法产生高压脉冲.选用通断速度较快的碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)产生纳秒级截断,进而可以大幅提高输出脉冲的重复频率;使用8个串联的MOSFET同步工作,以提高输出电压幅值.测试结果表明,该电源输出脉冲的电压幅值可达10 kV,脉冲上升沿约为12 ns,半高宽约为750 ns.负载为5 kΩ无感电阻时,连续运行重复频率可达100 kHz,爆发模式下重复频率可达1 MHz.电源带载能力较强,未击穿时输出电压脉冲波形基本不随电极负载发生改变.该电源可长期稳定工作,产生较大面积等离子体,满足了高重复频率纳秒脉冲放电的需求.     

纳秒脉冲下同轴内电极直径改变时闪络特性分析

在纳秒脉冲同轴电场下,尼龙1010和有机玻璃的闪络电压都随着内电极直径非线性增长,趋于饱和,且内电极直径越大,两者的闪络电压越接近.纳秒脉冲下沿面闪络特性与固体-液体-电极三结合点处的场强及沿面电位分布梯度紧密相关,内电极直径越大,三结合点处场强越低且沿面电位分布越均匀,引起沿面闪络电压越高.对于纳秒脉冲下的同轴电极,当内外电极半径差远大于内电极直径时,内电极直径变化对闪络电压的影响被弱化.     

脉冲陡度对快脉冲下真空沿面闪络特性的影响

为了研究高压快脉冲下绝缘材料的真空沿面闪络机理,从脉冲陡度角度出发,在真空度5 mPa水平下,通过5种脉冲源形式,13种输出电压,测量了环氧试样在不同脉冲陡度下的真空闪络电压。通过数据的分段拟合,结合闪络时延特性以及在高脉冲陡度下洛伦兹力对电子运动的影响,讨论了脉冲陡度对闪络电压的作用机制。分析表明,脉冲陡度很低时(<1.5 kV/ns),闪络电压主要受闪络形成的统计时延的影响;脉冲陡度较高时(几kV/ns~10 kV/ns),闪络的形成时延也成为影响闪络电压的重要因素;脉冲陡度很高时(>十几kV/ns),闪络电压受闪络时延和洛伦兹力共同影响。     

三元混合式绝缘油与绝缘纸板“液–固”组合体系的沿面闪络特性

油浸式电力变压器中油-纸绝缘体系的"液–固"交界面易发生沿面闪络,导致变压器绝缘失效。为考察新型三元混合式绝缘油对油-纸绝缘体系沿面闪络电压的提升效果,为此以矿物油–纸绝缘为参比,研究了交流电压下三元混合式油–纸绝缘体系的沿面闪络特性,分析了沿面闪络电压、油浸纸板表面损伤、以及沿面闪络后的油中溶解气体特性。结果表明:当针–板电极间距离由5 mm增大至20 mm时,与矿物油–纸绝缘体系相比,三元混合式绝缘油-纸绝缘体系的沿面闪络电压约高10%~20%,主要原因在于三元混合式绝缘油–纸绝缘体系中针电极尖端的电场值较小,且三元混合式绝缘油的击穿性能优于矿物油。经历多次沿面闪络后,三元混合式绝缘油浸渍纸板的表面损伤程度弱于矿物油浸渍纸板,且三元混合式绝缘油中溶解的C2H2及总烃类气体含量低于矿物油。该结果为安全应用三元式混合绝缘油提供了数据支撑。     

电机转轴锥度面磨削波纹问题的探讨

电机转轴锥度面表面接触率是电机的一项重要质量指标。影响电机转轴锥度面表面接触率主要因素是转轴锥度面表面的波纹度。就转轴锥度面磨削波纹的产生原因进行了分析，并对其解决办法进行综合试验和探讨。     

电机转轴锥度面磨削波纹问题的探讨

电机转轴锥度面表面接触率是电机的一项重要质量指标。影响电机转轴锥度面表面接触率主要因素是转轴锥度面表面的波纹度。就转轴锥度面磨削波纹的产生原因进行了分析,并对其解决办法进行综合试验和探讨。     

工业设计软件中的自由曲面重构解析

分析了通过反求后重建自由曲面,并利用快速成型方式输出的数据处理过程。结合Rhino软件的参数调节方式阐述了自由曲面拟合与曲面质量分析的方法。其中重点介绍了NURBS曲面拟和的参数控制方法和局限。     

钒电池正极电解液的表面性质研究

在(283.15~308.15±0.05)K温度范围内,利用最大气泡法测定了不同浓度的硫酸氧钒水溶液的表面张力,结果表明表面张力随温度增高而降低,随浓度增加而增大,由此得到表面熵是正值并且随浓度增加而增大。利用Gibbs吸附方程计算得到的溶液表面超量是负值,说明溶液表面发生了负吸附。溶液表面超量的绝对值也随浓度增大而增大,随温度升高而减小。表面能也是随溶液浓度增加而增大,温度增高而减小,这就意味着表面能是产生VOSO4水溶液表面负吸附的推动力。     

龙滩有层面碾压混凝土的试验研究

本试验侧重有层面碾压混凝土的性能研究。重点研究了不同层间间隔时间,不同层面处理方式,不同胶凝材料用量,不同试验龄期的碾压混凝土层面抗剪断特性,层面强度特性,变形性能,抗渗性能等,并给出相关关系式,通过比较论证了采用水泥砂浆作为处理层面结合的材料的可地性。研究工作针对龙滩高碾压混凝土重力坝设计的需要,其成果为即将开工的龙滩工程建设提供了重要的参考依据。     

自由曲面轮廓度误差评定及不确定度分析

针对自由曲面轮廓度误差的评定提出了新的方法,利用实际曲面的重构模型和理论设计模型比较,判断误差是否在要求的公差带范围内。评定的过程为利用三坐标测量机(CMM)在实际加工曲面上获得离散的测点坐标;通过求解最优化问题找到变换矩阵的参数值,将测点从测量坐标系下变换到设计坐标系;利用定位后的测量点坐标,采用B样条插值的方法重构曲面。由于存在测量不确定度,误差评定的最终结果也存在不确定度。针对"S"形试件这类自由曲面,对提出的误差评定方法进行了验证,并且分析了在评定过程中定位误差。重构误差和轮廓度误差的不确定度。实验结果表明,本方法能够客观指导自由曲面加工质量的评价与验收。     

Effect of surface current on photoelectron emission from mica

The relationship between photoelectron emission and the conduction mechanism on the surface of cleaved muscovite mica film was investigated; that is, under atmospheric conditions and subjected to UV irradiation, a low‐energy photoelectron counter measured the photothreshold energy of photoelectron emission from a surface treated by fast atom bombardment (FAB). Such emission was found to have a close relationship to the surface structure and surface conduction characteristics in that the photothreshold of the FAB‐treated mica surface varied from 5.0 to 5.8 eV, whereas no variation occurred in the untreated surface; the difference being attributed to different carriers of surface current. Results indicate that the surface states of mica play an important role in the electronic conduction of the surface, as well as the photoelectron emission from it. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 133(1): 1–10, 2000     

锂离子电池电极表面的研究进展

锂离子电池电极表面膜的形成、结构和组成与电池性能有很大的关系.综述了近年来电极表面化学研究的进展,阐述了电极表面膜的形成、结构和组成与电解液的关系,并对表面膜的导电机理和电解液的氧化模型进行了分析和讨论.     

真空中绝缘子沿面预闪络现象的研究

真空中绝缘子沿面闪络现象是制约真空系统电绝缘性能的一个重要因素。通过实时观察冲击电压作用下真空中绝缘子上的冲击电压波形,以及相应的冲击电流和绝缘子表面的发光信号,并在线测量真空中绝缘子的表面电荷分布,研究了高纯度Al2O3陶瓷绝缘子在真空中的沿面预闪络现象。研究结果表明,绝缘子预闪络现象与施加冲击电压的大小、施加次数等有关,同时,沿面预闪络现象也与表面电荷分布有关,根据试验结果提出了一种关于绝缘子预闪络现象的模型,该模型能够较好的用来解释真空中绝缘子沿面预闪络现象以及沿面闪络发展过程。     

真空中典型沿面绝缘结构的电场分析

在高电压作用下,由复合绝缘介质构成的沿面绝缘结构的耐电强度远低于其绝缘材料自身的击穿场强,这一现象与其电场的分布特点密切相关。笔者针对真空中平行平板、平面和棒-板电极系统等多种典型沿面绝缘结构的电场分布进行了仿真计算,探讨了电极-介质结合处的间隙、圆台形绝缘子的圆锥角角度、平面电极的高度以及绝缘子介电常数等因素对电场分布的影响。仿真结果表明,接触间隙的存在导致局部电场的加强和电场方向的变化,间隙宽度越大、高度越小,间隙处电场畸变越大;圆锥角越大,绝缘子的介电常数越大,场强畸变也越大。该分析结果有利于真空中沿面绝缘结构的设计。