温度对套管环氧胶浸纸绝缘频域介电响应的影响研究

为研究温度对环氧胶浸纸绝缘套管频域介电响应特性的影响，开展了环氧胶浸纸绝缘样片在高低温(10℃～120℃)循环下的频域介电谱测试，绘制了不同循环次数下环氧胶浸纸绝缘样片的频域介电响应特性曲线。结果表明：随着高低温循环次数的增加，在120℃时介质损耗因数、复合电容实部和虚部频谱曲线整体向上和高频方向移动，在10℃时在高频区域下介质损耗因数和复合电容虚部的频谱曲线整体向上移动，而复合电容实部的频谱曲线基本保持不变。10℃和120℃频域谱曲线的变化是由于高低温环境限制了环氧胶浸纸单位体积内带电粒子响应速度而造成电导极化作用差异性导致的，而频域谱中高频域的频谱曲线向上移动是由于高低温循环环境使得皱纹纸的纤维素长链裂解和环氧胶的环氧分子分解，致使其内部的极化损耗作用加强导致的。研究结果可为干式环氧胶浸纸绝缘套管状态评估提供一定理论基础。     

环氧胶浸纸套管绝缘特性的温度敏感性研究

为准确获取不同温度条件下胶浸纸套管绝缘性能变化规律,在高低温试验箱中开展了±100 kV穿墙套管在不同温度下的频域介电谱测试,获得了被测试套管的绝缘电阻、工频介损、工频电容量等绝缘特征参数.研究结果表明:胶浸纸套管各绝缘性能参量对温度变化的反应较为敏感,工频介损因数随温度的上升呈现先减小后逐渐增加的趋势;绝缘电阻随温度...     

一种新型高压电容套管内置式在线监测装置的应用

高压电容套管的绝缘性能会影响电力系统的安全运行,必须随时掌握套管的绝缘性能。介质损耗因数tanδ是反映绝缘介质损耗大小的特征参量,对高压套管的介损进行实时在线监测可以及时掌握套管的绝缘性能变化情况,判断套管的绝缘状况。本研究对传统在线监测方式进行了改进,将信号采集器放置于套管内部,既增加了抗干扰能力,又不改变套管原有接地方式,提高了监测的灵敏度与可靠性。     

500kVCVT不拆高压引线测量tanδ方法探讨与应用

本文分析了500kV变电站的CVT介质损耗因数tanδ的测量原理，用实例阐述了不拆线测量tanδ的方法，探讨了不拆线对线路侧CVT测试的影响。     

一起220 kV主变压器套管缺陷诊断分析

主变压器套管健康状况直接关乎着电网安全平稳运行.笔者介绍了一起220 kV主变压器玻璃钢干式套管介质损耗因数异常后综合运用频域介电谱、局放试验等多种检测技术,确定了该套管存在缺陷.通过套管解体检查和电磁场仿真计算分析了该套管缺陷原因,提出了玻璃钢干式套管该类缺陷的诊断方法,并分析了该类缺陷的预防措施,对主变压器套管安全...     

浅谈电力系统中的预防性试验及其注意事项

电网的安全稳定运行对于社会和谐发展,经济稳定运行起着重要作用。而电力系统中的预防性试验对于保证电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。预防性试验的方法包括绝缘电阻的测量、介质损耗因数测量、交直流耐压试验等等。通过预防性试验得出的有效数据可以判定电力设备是否处于良好的运行状态,从而更好的服务电网。     

换流变压器网侧550kV环氧树脂浸纸套管绝缘结构设计与校核

针对在运换流变压器网侧套管的难点，研制换流变压器网侧550 kV环氧树脂浸纸套管。首先结合IEC 60137相关要求明确环氧树脂浸纸套管电气参数，提出绝缘厚度增加15%、油侧长度增加200 mm的涉及方案；然后分别用等裕度、等电容、等厚度3种方法进行电容芯体结构计算；最后对研制套管进行绝缘配合校核计算。结果表明：通过优化极板布置，简化了界面结构，使运行电压下套管油侧径向E_max从4.0 kV/mm降至3.2 kV/mm,轴向E_max由0.51 kV/mm降至0.35 kV/mm,从根本上解决了油侧轴向爬电问题；其电容芯体绝缘可以承受870 kV工频电压及1 800 kV的雷电冲击电压；安装环氧树脂胶浸纸绝缘套管后，换流变压器网侧出线装置可以承受680 kV工频电压及1 550 kV雷电冲击电压。     

碳酸盐岩介电常数研究

采用同轴线终端开路反射法测试系统测量碳酸盐岩（灰岩、自云岩）的介电常数,测试结果表明：碳酸盐岩在25MHz～100MHz频段范围内介电常数的频散现象明显;相同频率下,灰岩的风化程度对其介电常数的影响较大,角砾状自云岩的介电常数普遍高于未风化自云岩和灰岩;灰岩介电常数随频率变化的离散性比自云岩更为明显。     

红黏土介电常数模型试验研究

土体介电常数模型反映体积含水率与介电常数的关系，通过探地雷达可快速、便捷、无损地获取土层的含水状况，建立合理、可靠的红黏土介电常数模型对土体含水状态预判、监测及其土壤水分运移研究具有重要的意义。以云南红黏土为例，综合考虑影响红黏土介电特性的关键物理因素(含水率、干密度、温度),通过重塑红黏土开展介电常数室内测试研究，模拟对比分析现有土体介电常数经验模型对红黏土含水量的预估精度，最终提出红黏土多变量介电常数经验模型。结果表明，红黏土相对介电常数随体积含水率、干密度和温度的增加呈现逐渐增大的趋势，已有模型对红黏土含水量预测结果存在较大误差；在考虑干密度影响的土体介电常数模型(Malicki模型、周建平模型)基础上，引入温度因素构建的红黏土介电常数模型对含水量的预估效果有明显提升，预估精度由高到低为：多变量模型、Zhao Yun模型、Malicki模型、周建平模型、Topp模型、廖红建模型、Herkelrath模型。该模型拟合精度较高，可为不同地区红黏土介电常数模型的构建提供参考，为区域工程性红黏土含水状态检测、监测及高效用水提供便捷途径。     

镀镍碳纳米管/环氧树脂复合材料的吸波性能研究

为改善碳纳米管的介电与磁性能,采用化学镀方法在其表面进行镀镍。通过对化学镀镍多壁碳纳米管(MWCNTS)进行SEM、EDX、XRD等表征,分析了镀镍碳纳米管的微观形貌、镀层成分和镀层结构。并以环氧树脂(EP)作为基体,分别添加镀镍的Ni-MWCNT与原始MWCNTS制备了Ni-MWCNTs/EP和MWCNTs/EP复合材料,测量了复合材料的体电阻率、介电常数、矫顽力、磁化强度、磁导率和反射损耗。结果表明,采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀上了1层均匀的磁性金属镍,镀镍的Ni-MWCNTs环氧树脂在渗滤阈值后体积电阻率优于原始MWCNTs/EP复合材料;镀镍碳纳米管复合材料的介电常数和磁导率等磁性能增大,证明其具有较好的铁磁性,表明对电磁波能量的储存和损耗能力都得到提高;制备的Ni-MWCNTs/EP复合吸波涂层与原始MWCNTs/EP相比,吸波性能明显提高,在接近1.2GHz时的反射损耗可达-37dB,吸波性能高出35dB左右,并且在1.5GHz以下的低频测试频段,镀镍的Ni-MWCNTs/EP的反射损耗均优于原始MWCNTs/EP复合材料。NiMWCNTs/EP的导电性、介电性能、磁性、吸波性都有所提高,有效地拓宽了吸波频带,有助于增强低频电磁波的吸波效果。     

土质路堑边坡冻融失稳及植被护坡机理研究

依托同三高速公路扩建工程方正—哈尔滨段路基加宽一侧粉砂质黏土路堑边坡,采用室内三轴实验、现场监测、原位测试等方法,开展了路堑边坡冻融失稳及植被护坡实验研究。三轴实验结果表明：在土体含水率小于最佳含水率时,土体黏聚力随含水率的增加而增大,超过最佳含水率时,黏聚力随含水率增加而减小,在最佳含水率附近达到峰值;土体内摩擦角随含水率的增加而减小。土体黏聚力随冻融循环次数的增加而降低。现场监测结果表明：边坡土体冻结的过程中,水分向冻结锋面迁移;木本护坡植物要比草皮有明显的吸水作用,紫穗槐表现的更加明显。现场直剪实验得出：木本植物根系复合土的抗剪强度比素土的抗剪强度明显增大,在同一坡面相近位置,采用紫穗槐和胡枝子护坡时,其根系复合土的抗剪强度比素土的抗剪强度大 2 倍左右。理论分析表明：有效地减小坡面荷载,可增加边坡稳定安全系数。     

重载列车作用下桥墩-桩基竖向动荷载特性试验研究

为探明大轴重、长编组和高密度重载列车作用下桥墩和桩基承台顶的动荷载特性，开展不同车速和轴重条件下的桥墩-桩基体系竖向动荷载响应现场试验。分析桥墩动荷载曲线的时域、频域特征，采用Kolmogorov法对动荷载幅值进行正态性检验，建立列车参数与动荷载频域特征的联系；基于3σ原则对不同敞车作用下的动荷载特征值(均值、均幅值和均峰值)进行统计，结合实测数据建立重载列车作用下的墩顶动力系数计算公式，并提出墩顶和桩基承台顶的荷载谱公式及其参数取值。结果表明：动荷载响应在时域上可分为快速增加，周期波动和快速衰减3个阶段，在频域上服从倍频规律和幅值调制效应，0~5Hz频段激振对动荷载起控制作用；动荷载幅值服从正态分布，动荷载均峰值和振动能量沿墩身衰减明显，动荷载均值和均峰值随轴重增大而增大，均幅值随轴重的增加而减小；建议采用φ=1+0.0045v计算墩顶动力系数，采用三角级数式拟合桥墩荷载谱效果显著。研究成果可为重载列车作用下桩基的长期承载变形性状及环境振动评估的研究提供关键参数和可靠检验样本。     

膨胀土收缩开裂过程及其温度效应

温度作为主要的外部环境因素之一,对膨胀土水-力学性质有重要影响。为了了解膨胀土在不同温度条件下的干缩开裂特性,开展了一系列干燥试验。试验中共配制了9组初始饱和的泥浆试样,干燥环境温度分别为22℃,60℃和105℃。在干燥过程中,实时监测试样的含水率变化及表面裂隙的演化过程,利用数字图像处理技术,对裂隙图像进行了定量分析,获得了表面裂隙率R_sc;采用填充法,测量了裂隙的体积。结果表明：在干燥初期,试样中水分蒸发速率为常数,且随温度的增加而增加,试样达到残余含水率所需时间随温度的增加而减小;裂隙出现时对应的临界含水率w_IC受温度的影响非常明显,当温度从22℃增加到105℃时,w_IC从38.0%增加到90.9%;在裂隙发展前期,R_sc增速较缓,随后进入快速发展期,较小的含水率变化可导致R_sc迅速增加;当含水率接近终期临界含水率w_FC或缩限时,裂隙发展趋于稳定,且w_FC基本不受温度的影响;在高温环境下,膨胀土的裂隙发育程度较低温环境高,存在明显的温度效应。     

含水煤岩渗透率演化规律及动态滑脱效应的作用机制

为探究含水煤岩在有效应力与动态滑脱效应综合作用下的渗透率演化规律，采用含瓦斯煤热–流–固三轴伺服渗流装置，分别测量不同含水率下有效应力增大过程中的煤岩渗透率。在此基础上，建立考虑有效应力、水分与动态滑脱效应综合作用的煤岩渗透率模型，并进一步量化分析不同有效应力和含水率下的煤岩渗流特性和动态滑脱效应及其相互间的联动机制。研究结果表明：(1)含水率恒定时，有效应力增大过程中，煤岩渗透率呈指数形式减小。有效应力恒定时，含水率越大，煤岩渗透率越小。(2)构建随有效应力、含水率变化的动态滑脱因子模型。在各含水率条件下，随有效应力增大，煤岩裂隙通道逐渐闭合，滑脱因子则呈增大趋势。此外，本试验条件下，同一有效应力下的滑脱因子在含水率1.80%以内缓慢增大，超过1.80%后出现激增。(3)构建含水煤岩渗透率模型并验证其可靠性，量化滑脱效应对渗透率的贡献情况。(4)考虑到实际储层中裂缝形态的差异，提出考虑不同裂缝形态的煤岩气测渗透率模型。其中，圆形裂缝对应的煤岩渗透率最小，方形次之，正三角形最大。探讨多因素综合作用下煤层气在储层中的运移规律，以期对提高煤层气采收率具有重要指导意义。     

碳纳米管与丁苯胶乳提升聚合物水泥砂浆力学和阻尼性能的研究

将碳纳米管（CNTs）均匀分散到羧基丁苯胶乳（XSBRL）中形成混合液，并制备聚合物改性水泥砂浆（CLMM）。通过静、动态力学性能试验及微观试验，探讨了碳纳米管与丁苯胶乳对CLMM的力学和阻尼性能提升的影响及机理。结果表明：与普通水泥砂浆相比，碳纳米管与丁苯胶乳复掺提升了CLMM的基本力学性能；损耗因子随频率和温度的变化而变化，且在20℃、1.5 Hz条件下，聚灰比和碳灰比分别为15%和0.05%时，损耗因子提升至普通水泥砂浆的14倍；均匀分散的碳纳米管-丁苯胶乳形成了三维网络结构，填充并优化了水泥砂浆基体的孔隙结构，可同时提升CLMM的力学和阻尼性能。     

岩体爆破累积损伤效应声波频谱特征分析

为揭示岩体爆破损伤累积扩展规律及其与岩体声学变化特性之间的内在联系,在某地下工程围岩中进行了10次小药量爆破岩体损伤的现场声波测试。为充分利用岩体声波测试信号中的有效信息,弥补单纯声波速度分析的不足,基于快速傅立叶变换(FFT)探讨了声波在爆破损伤岩体中传播时的衰减特性,分析了主频、频域内最大振幅等岩体声学参数随爆破次数不断增加的变化特性。研究结果表明,随着爆破次数增加,岩体声波频谱特征呈现如下变化规律:(1)岩体爆生裂隙不断增加和扩展,声波测试信号中的高频成分不断被吸收,低频成分所占比例增加,主频向低频方向偏移,频谱曲线畸变程度增加;(2)声波主频比和频域最大振幅比均呈非线性降低趋势,频域最大振幅比对岩体爆破损伤的敏感性高于声波主频比;(3)随着爆心距的增大,岩体声波频谱变化程度逐渐减弱。     

隧道穿越非饱和黄土场地浸水试验初探

为了揭示隧道穿越的非饱和黄土场地及隧道地基的湿陷变形特性,在隧道上部进行原位试坑浸水试验,分别在试坑的不同位置、深度布置TDR水分计和沉降标点来实测水分的入渗情况和土体的湿陷变形。研究表明:(1)水在非饱和黄土中渗透时优先向大孔隙通道运移,然后逐步扩大至饱和区,具体表现为前一点尚未饱和,下一点已有水分到达;(2)利用TDR水分计可以实时测量水分在土体空间中的运移扩散情况,也可以估算出水在非饱和黄土中的扩散速率,同时由测量所得体积含水率变化曲线可以判定黄土是否发生湿陷变形;(3)黄土场地中的分层湿陷量、湿陷速率随着土层深度的增加而减小,湿陷性黄土的浅层处比深层处具有更大的敏感性和危害性;(4)该试验场地处约15 m以上土层性质比较接近,土体密实度相对较小,水分入渗较快,易于产生湿陷变形,而15 m以下土体较密实,工程性质相对稳定。     

膨润土吸湿过程中膨胀力演化及水分分布特征

压实膨润土被广泛地用作密封阻隔材料，其膨胀力变化对于工程设计十分重要。采用蒸汽平衡法控制吸力，研究增湿过程中的膨胀力变化规律，并采用核磁共振（NMR）和X射线衍射（XRD）技术，分析吸湿过程中土体水分分布状态与宏观膨胀行为的关联机制。结果表明，在控制湿度条件下，随着吸力降低，膨胀力先线性增加后稍稍降低；当吸力超过21.8 MPa后，不同干密度试样的含水率基本一致，在低吸力段，含水率随干密度降低而增加；吸湿过程中膨润土矿物晶层间逐层吸水，形成不超过2层水分子厚度吸附水；利用T2分布曲线计算了不同干密度试样的吸附水和毛细水含量，发现膨润土中主要为吸附水，存在少量毛细水（<5%）。分析认为，在吸湿过程中，水分首先吸附到层间区域，膨胀力线性增加，当形成少量毛细水后，颗粒滑移导致膨胀力降低。即，膨胀力的演化在高吸力下受层间水合作用控制，在低吸力下受孔隙结构变化影响。     

采用TDR水分计研究非饱和黄土入渗及自重湿陷变形规律

通过在大厚度自重湿陷性黄土场地上进行大规模原位浸水试验,在浸水坑的不同位置和深度埋设TDR水分计,对水在竖向和水平向的入渗运移规律进行实测,研究黄土在地面浸水后的入渗规律与自重湿陷变形规律及其相互关系。研究表明:(1)水在土体中的入渗规律是水沿大孔隙先向下入渗,然后再渗透扩大饱和区的运移过程;(2)在水分的入渗过程中,深度22.5～25.0 m以上土体发生自重湿陷变形,以下土体含水量增加缓慢,达不到湿陷起始含水量,没有发生自重湿陷变形,因此,可考虑22.5～25.0 m作为现场湿陷性评价的临界深度,另外该深度可作为大厚度湿陷性黄土地区进行地基处理时的参考地基处理下限深度;(3)由TDR水分计得出的体积含水率变化曲线不仅可以用来测量体积含水率的时空变化,而且可以用来判定黄土是否发生湿陷变形以及湿陷敏感性和湿陷系数随深度的变化规律,也可粗略计算水在非饱和黄土中的扩散速度。     

基于剪切和张拉试验的水泥砂浆–黏土岩二元体界面影响区模型

黏土岩隧道常采用喷射水泥砂浆的方法进行初次支护，若支护与岩体黏结强度不足将产生巨大的安全隐患。以水泥砂浆–黏土岩二元体为研究对象，开展界面的剪切和张拉试验，首先分析黏土岩初始含水率对二元体黏结强度的影响，然后根据二元体的宏观破坏模式和细观的孔隙特征，提出一种确定界面影响区厚度的方法，最后建立界面影响区模型，进行偏压状态下界面脱黏的数值模拟。研究表明：(1)张拉和剪切破坏时，砂浆–黏土岩二元体的破坏面均位于浇注界面附近的黏土岩中，该区域的力学性能较差，为二元体的界面影响区。(2)二元体界面抗剪刚度Ks和残余摩擦因数k与法向应力无关，随含水率增加而减低。(3)二元体浇注过程中浆液向黏土岩渗入和水泥凝结过程中水分向砂浆侧的迁移会引起黏土矿物的胀缩，在影响区内产生大量的初始微裂隙，根据这一特殊的孔隙特征，基于计算机层析扫描(CT)和数字图像处理技术，可以对影响区厚度进行无损伤识别。(4)本文提出的界面黏结模型，考虑了界面在法向和切向的黏结效应及切向的摩擦效应，可以准确地模拟二元体张拉及剪切破坏时的应力–位移关系。(5)当界面处于偏压状态时，砂浆–黏土岩界面的脱黏荷载随荷载与界面法线夹角的增大而...