硅烷偶联剂改性TiO2对植物绝缘油中水分子扩散行为影响的分子模拟研究

本文采用分子动力学模拟的方法建立了两种硅烷偶联剂(KH570、KH792)改性前后TiO₂/植物绝缘油界面结构的纳米分子模型，并进一步通过动力学仿真研究了硅烷偶联剂改性前后TiO₂界面对油中水分子扩散行为的影响。结果表明：相较于未处理的TiO₂，改性后TiO₂界面对水分子有更强的吸附性，束缚了水分子在油中的扩散行为，致使其扩散系数显著降低，从而降低了油中水分子杂质形成“小桥”的概率，提升了植物绝缘油的绝缘性能，其中KH792的改性效果更为显著。进一步通过计算水分子与TiO₂界面体系相互作用能、形成氢键的数量和自由体积分数，解释了上述现象的成因与物理机制，为研究纳米粒子掺杂改善植物绝缘油绝缘性能提供了理论支撑。     

冲击电压下3种纳米改性变压器油击穿特性的比较和分析

为了提高变压器油绝缘性能,研究了不同导电性能纳米材料添加改性对变压器油冲击击穿特性的影响。选取铁磁性导电纳米粒子Fe3O4、半导体纳米粒子Ti O2和非导电纳米粒子Al2O3,经不同的表面改性剂处理后,分散于变压器油中,制得纳米改性变压器油,并证实了3种纳米改性变压器油的稳定性。通过操作冲击击穿试验,对比研究了不同浓度纳米改性变压器油的宏观击穿特性,得出3种纳米改性变压器油的最佳质量浓度分别为0.03g/L、0.01 g/L和0.02 g/L。在最佳浓度下进行雷电冲击击穿试验,结果表明:除负极性雷电冲击情况外,纳米改性变压器油的冲击击穿特性较之纯净变压器油均有较大程度的提高,其中操作正极性击穿电压提高幅度较大,可达44.1%、33.3%和35.5%。基于针–板模型的极性效应,结合空间电荷分布分析及结合极化理论,认为纳米改性变压器油冲击击穿特性的改善与添加纳米粒子捕获电子并改变原有空间电场分布相关,而3种纳米改性变压器油击穿特性的不同是由纳米粒子表面极化特性的不同导致。     

大型换流变压器油流带电问题的分析

油流带电可能破坏换流变压器的油道绝缘性能,成为威胁超高压变压器甚至影响电网安全、稳定运行的重要因素之一,在特殊的绝缘结构和油冷却方式下,换流变压器中可能存在较多的油流带电问题。通过分析油流带电的产生机理、影响因素、抑制措施和换流变压器的结构特点,研究了换流变压器的油流带电问题。研究表明,降低油速和改善绝缘(特别是油道)设计是减少油流带电问题的最重要措施。开展全电压空载试验等可检验、监测换流变压器的油流带电问题是否严重,此外,向绝缘油中添加电导率调节剂或电荷抑制剂也可降低油流带电的倾向。     

直流电压下纳米改性变压器油流场测试与分析

纳米改性变压器油在导热性和介电强度上较普通变压器油均有显著提高,具有广泛的应用前景。针对纳米改性变压器油强化传热机理,采用粒子图像测试技术(particle image velocimetry,PIV)测试了纳米改性变压器油在直流电场下的流场分布,并与普通变压器油流场进行了对比分析。试品放在有机玻璃杯内,电极为相距1cm的两圆形平面电极以产生均匀电场,示踪粒子为直径为10μm的中空玻璃球;流场测试平面为电极的中心面,分别施加10,15,20k V的直流高压。结果表明:纳米改性变压油在电场下的流场比普通变压器油流场更有规律性,流速场由正极板到负极板逐渐减慢,比普通变压器油在电场下平均流速更快,说明纳米颗粒的添加使得整个变压油的流动性质发生了变化,使得变压器油的散热效果更好,这也是纳米改性变压器油导热性增强的原因之一,并间接证明了双电层结构假设的正确性。     

1000kV特高压变压器油流带电分析及抑制对策

油流带电是威胁大型变压器安全运行的重要因素之一。特高压变压器制造工艺更为复杂,运行条件更为苛刻,为确保其运行可靠性,需要采取有效措施抑制油流带电造成的危害,同时最大程度地减少热效应对绝缘的影响,延长变压器的使用寿命。为此结合国内外大型变压器的油流带电现象的研究成果,介绍了油流带电现象产生机理、影响因素,并针对特高压变压器特点进行分析,提出了特高压变压器油流带电抑制措施。研究表明,降低油速和改善绝缘(特别是油道)以及冷却方式设计是减少油流带电问题的最重要措施。此外,需要加强油务监督工作来监测变压器的油流带电问题。     

变压器油流带电现象

为了抑制油流带电造成的危害同时最大程度地减少热效应对绝缘的影响,延长变压器的使用寿命,通过对变压器油流带电现象的分析,得出变压器内的绝缘击穿通常发生在上油箱内,因此变压器设计时,应采取有效措施降低上游带电油流对上油箱内局部放电的影响;同时提出应对冷却油泵进行智能控制,使其在流速和温度最佳点运行。在对现有变压器简单油道内油流计算分析的基础上,提出芯式变压器复杂油道内油流带电的计算可通过以下方式实现,即将油道近似等效为简单直管连接而成的管网,然后利用基尔霍夫电流定律和简单直管内的油流带电计算模型求得油道内任意一点的油流带电情况,这为实际变压器油道内的油流带电计算提供了一种新方法。     

纳米粒子对变压器油中流注发展过程影响的仿真分析

为进一步了解纳米粒子对变压器绝缘油性能改进的影响机理,根据纳米粒子的作用机制,建立了纳米粒子改性变压器油的场致分子电离流注发展模型。模型中电子、正电荷、负电荷以及负极性纳米粒子的流体力学连续性方程和Poisson方程相互耦合。通过仿真获得并对比了纳米改性变压器油和纯油中流注发展过程中的电场、空间电荷、流注半径、流注发展速率等参数。结果表明:纳米粒子的存在降低了纳米油流注通道中电子的数量,从而增加了流注头部空间电荷密度,流注半径尺寸受到抑制,流注发展速率降低。最后从负极性纳米粒子的电荷分布特征,得出纳米改性变压器油绝缘性能提高的根本原因是纳米粒子对电子的捕获。     

变压器油流带电数学模型的研究及其应用：第二部分 数学模 …

针对变压器绝缘油道的结构特点,本文提取出均匀扁矩形截面的模型油道,进而利用作者提出的变压器油流带电数学模型和本文给出的计算方法研究了这种模型油道中油流带电的流速特性、外电场特性、温度特性和电导率特性,还分析了该系统中因油流带电引起的电场的分布规律。用文献［５］给出的实验油道作为验证模型,对比结果表明,计算值与文献中的实验值基本吻合。     

纳米SiO2表面改性及耐电晕漆包线漆的制备

采用纳米粒子改性、逐步分散的方法解决漆包线漆中纳米粒子团聚的难题。分别用乳化剂OP-10、硅烷偶联剂AP1231、硅烷偶联剂A112、γ-丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(KH-792)5种改性剂对纳米SiO₂粒子表面进行改性，研究改性剂种类、改性剂用量、改性温度及改性时间对纳米SiO₂粒子改性效果的影响，通过耐电晕性能测试对比了改性前后的纳米SiO₂粒子对耐电晕漆包线漆性能的影响，并用透射电子显微镜(TEM)观察改性前后纳米SiO₂粒子的分散状况。结果表明：经KH-560改性后的纳米SiO₂在漆包线漆中分散性最好，其最佳工艺条件为：KH-560质量分数为1.5%，改性温度为90℃，改性时间为4 h。将改性后的纳米SiO₂逐步均匀分散到漆包线漆中，可以得到高稳定性、耐电晕时间>50 h的漆包线漆，适宜的纳米SiO₂添加量为13.5%。     

TiO_2纳米粒子对高水分变压器油中电荷输运的影响

水分是导致运行中变压器油绝缘性能下降的重要因素之一。为了提高高水分含量下变压器油的绝缘性能,本文利用半导体TiO2纳米粒子对变压器油进行改性研究。测量了不同水分含量下改性前后变压器油的工频击穿和局部放电特性。发现当变压器油中含水量较高时,半导体TiO2纳米粒子不仅可以使变压器油的工频击穿电压提高至改性前的2倍以上,而且可以有效抑制油中局部放电现象。利用电声脉冲(PEA)对变压器油中电荷累积和消散特性进行了测量研究,结果发现:TiO2纳米粒子能够提高高水分变压器油中电荷的消散速率,一定程度上抑制了水分对变压器油中电场的畸变,从而提高了变压器油的绝缘性能。     

变压器油流带电数学模型的研究及其应用第二部分数学模型的应用

针对变压器绝缘油道的结构特点,本文提取出均匀扁矩形截面的模型油道,进而利用作者提出的变压器油流带电数学模型［１］和本文给出的计算方法研究了这种模型油道中油流带电的流速特性、外电场特性、温度特性和电导率特性,还分析了该系统中因油流带电引起的电场的分布规律。用文献［５］给出的实验油道作为验证模型,对比结果表明,计算值与文献中的实验值基本吻合。     

纳米TiO2表面精准修饰对硅橡胶直流绝缘性能的影响

为研究纳米TiO₂颗粒表面精准修饰对硅橡胶直流电气性能的影响，分别在纳米TiO₂表面单峰和不同密度双峰接枝长链与短链聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)。将具有不同接枝类型的纳米TiO₂以相同质量分数(1%)添加到硅橡胶(silicone rubber,SIR)中，制作得到纳米TiO₂/SIR复合薄膜样品。热失重分析试验结果证明长链与短链PDMS成功接枝到纳米TiO₂表面；Zeta电位试验结果表明，长链与短链PDMS双峰接枝增强了相邻TiO₂颗粒之间的静电排斥力；TEM观测结果表明，经过双峰接枝长短链PDMS，纳米TiO₂颗粒在SIR中的分散性大幅改善。空间电荷、直流击穿和直流电导试验结果表明，双峰接枝长短链PDMS的组别抑制注入同极性空间电荷效果更佳、直流击穿场强更高、体积电导率更低。这是由于随着纳米TiO₂表面长短链PDMS双峰有效接枝密度的提高，使得界面区域分子链排列更加质密...     

牵引变压器油流带电现象的分析

油流带电引起的变压器故障越来越受到变压器厂家和电力部门的广泛关注,为了预防油流带电所产生的后果,介绍了油流带电的机理,分析了影响油流带电的主要因素,通过对牵引变压器的油流带电进行研究,采取了一系列有效措施抑制油流带电。研究发现,通过降低油速、在绝缘油中添加电导率可起到良好的抑制作用。此外,改变牵引变压器的设计也可以起到很好的效果,这对于变压器油流带电现象的分析及实际抑制措施研究有工程参考价值。     

变压器油道内油流带电现象与油道电场的仿真计算

油流带电对电力变压器造成危害,引起系统故障甚至事故,为此实验测量了油道内的冲流电流,并仿真计算了油道中的电场强度分布。以变压器中典型的并联油道结构为研究对象,分别对油流温度、流速以及外加电场因素影响下的油道内的冲流电流进行了测量,得到了冲流电流的分布规律。试验结果表明冲流电流在外电场作用下呈现随电场强度增大指数增大的现象。基于上述试验研究,对相应的仿真模型施加交流电场与表面静电荷两种载荷,进行了有限元仿真计算,得到了油道内部的场强分布。计算结果表明,在表面静电荷与外电场等2种载荷共同作用下,油道内与电极接触绝缘纸板油纸界面处油侧的电场强度由无表面静电荷作用下的4.9kV/mm上升至10kV/mm,油道内局部电场出现严重畸变并呈现增大的趋势。因此,应当采取有效的措施预防或减少油流带电造成的危害。     

特高压交流变压器油流带电问题分析及抑制措施

持续油流带电会破坏变压器的油道绝缘性能,严重影响变压器的安全稳定运行.特高压变压器结构复杂,电磁环境复杂恶劣,运行条件更为严苛,需采取有效措施抑制油流带电的产生及对变压器造成的影响,延长特高压变压器使用寿命,保证其安全运行.介绍了油流带电产生的机理及影响因素,针对特高压变压器的结构特点及运行经验提出油流带电的抑制措施....     

纳米TiO2改性纤维素绝缘纸板热老化特性

为探究纳米TiO_2改性纤维素纸板长期热老化条件下的电气特性,制备了不同质量分数与粒径的纳米TiO_2复合绝缘和普通绝缘纸板。利用两参数威布尔(Weibull)分布模型计算纳米复合纸板的绝缘失效率,讨论了击穿电压与TiO_2掺杂质量分数之间的关系,确定最佳掺杂质量分数为5%,粒径为10 nm。将样品进行加速热老化试验,测量分析其交直流击穿场强、相对介电常数和电阻率等参数以及油纸颜色和表面微观结构的变化规律;采用有限元软件计算交直流电场分布。仿真结果表明:与未改性绝缘纸板相比,老化后的纳米复合油纸绝缘中,纸板承受的交、直流场强占比更高。试验结果表明:在不同热老化阶段,纳米复合绝缘纸板的交直流电气特性和抗热老化性能始终优于未改性纸板,纳米TiO_2减弱了纸板内部纤维素链的极化,降低了载流子迁移率,改善了绝缘纸板内部场强,提高了电气性能,有效延缓了油纸绝缘的热老化过程,与仿真结果一致。     

纳米改性变压器油工频局部放电特性研究

以不同浓度的TiO_2和SiO_2纳米改性变压器油为研究对象,通过光电检测法采集局部放电脉冲信号,探究纳米颗粒的添加对变压器油局部放电特性的影响。结果表明:纳米颗粒通过增加油中浅陷阱密度、畸变电场分布,可以有效降低载流子迁移率,从而抑制放电的发展。加入纳米颗粒后,变压器油的击穿电压和局部放电起始电压都有所提高,局放脉冲上升沿变化率降低。不同种类纳米颗粒对放电的不同阶段抑制效果不同,SiO_2纳米颗粒对放电的起始发展阶段抑制程度更大,TiO_2纳米颗粒对放电的预击穿阶段抑制效果更佳。     

含二氧化钛的脉冲气液放电特性及降解四环素研究

利用光催化剂耦合气液放电等离子体可以有效提高水中有机污染物的降解效率,而催化剂添加会影响放电特性进而影响等离子体的应用效果。为了探究TiO₂添加对气液放电特性的影响,该文采用脉冲电源激励大气压空气中的气液放电,通过电学和光学诊断研究含TiO₂和未添加TiO₂的放电特性及等离子体特性,并利用紫外可见分光光度计检测溶液中活性粒子浓度及四环素去除率,讨论TiO₂光催化对放电特性及其降解四环素的影响机制。结果表明,含TiO₂条件下,脉冲持续时间内的峰值电流较未添加TiO₂时有所增大,且电流增大幅度随着电压的增大而增大,当电压为10kV时,TiO₂的添加使峰值电流增强了2.8倍。含TiO₂条件下的发光强度、N2(C-B)、Hα和O(3p-3s)的光谱强度与溶液中活性粒子浓度相比于未添加TiO₂时也明显增强,在电压10kV和频率1kHz时,添加TiO₂后H2O2浓度增大了7倍。此外...     

换流变压器在多参数下的油流带电现象及其对击穿强度影响

大容量和超高压变压器主要采用强迫油流循环传热与散热方式。为了进一步揭示油流静电现象对该种散热方式的变压器的危害,文中建立了油流带电测试平台。在测试过程中,研究了变压器油在不同温度、流速和施加交直流电压对新的和干燥的变压器油击穿场强的影响。实验结果表明,强迫油流循环系统中,流动的变压器油的带电量随温度升高和流速的增加而增加,在温度为50℃,出现拐点,即温度高于50℃,变压器油的带电量随温度升高而减小;施加直流电压时,变压器油流电流随流速增加而增加,当流速为6.9 m/s时,变压器油流带电的极性发生反转。油流静电现象会导致油的击穿场强降低。因此,应采取有效措施来抑制特高压换流变压器的油流带电引起的危害。     

温度对交直流叠加电场下油纸绝缘油流带电的影响

为研究温度对叠加电场作用下油纸绝缘油流带电特性的影响,在实验室搭建了平板电极结构的典型换流变压器油纸绝缘模型,利用密闭油循环系统进行了叠加电场下油流带电的试验研究,并建立了油纸绝缘油流带电模型对试验结果进行理论分析。试验结果表明:温度对油纸绝缘冲流电流有较大的影响,随温度的升高冲流电流呈先增大后减小的趋势。理论分析表明:在较低温度下冲流电流与纸中负离子迁移速度有关;在较高温度下冲流电流大小不仅取决于纸中负离子迁移速度,同时还与接地电极处正离子泄放速度有关。温度通过影响绝缘纸电导率、变压器油电导率以及变压器油粘度而影响油流带电特性。