高频电应力下聚酰亚胺沿面放电演化特性

聚酰亚胺(PI)薄膜被广泛应用在固态变压器(SST)的绝缘设计中,而沿面放电是导致SST绝缘失效的重要原因之一。该文使用COMSOL Multiphysics软件为针电极实验装置建立了二维自洽等离子体仿真模型,通过耦合等离子体化学反应、粒子输运方程和泊松方程来分析高频电应力下的沿面放电发展过程;并建立了一个简化模型,用于验证等离子体模型中的空间电荷密度。实验结果表明,沿面放电会使电介质表面碳化并增加PI表面电导率。当电压频率为50Hz时,表面放电呈树枝状,放电出现在该阶段正半周期的上升和下降沿,最大放电幅度为0.013V,放电次数为2 180。在高频下,随着绝缘老化,放电幅度从0.009V增加到0.015V,最后阶段记录的放电总数为3 610,高频电应力下的沿面放电造成的损伤比工频更为显著。通过仿真模拟,该文获取了空间电荷、电子密度、反应速率和电子温度等微观量。高频电应力下PI薄膜沿面放电轨迹近似线性,在176×10^-6s时电子密度达到1.1×10¹⁹m^-3,随着电场强度的增加,电子密度和电子温度分布呈现上升趋势;正负离...     

多通道沿面放电电学特性研究

介绍了一种多通道沿面放电光泵浦源,以聚四氟乙烯做绝缘基板,面积约10cm×10cm,其上均匀布置10对放电电极及对应的放电通道。在理论分析了泵浦源的触发特性后利用幅值25～40kV、上升时间约10ns的触发信号获得了多通道放电抖动<10ns的10通道均匀放电,实验研究了该泵浦源在多通道沿面放电下放电通道的电阻、电感及能量沉积效率等参数随储能、气体介质压强及放电通道数等实验条件的变化规律。当氮氩混合气体总气压0.1MPa(氮氩比例为3:7)、泵浦源储能电容0.5μF、充电电压20kV时,通道能量沉积效率约94%。实验结果表明:装置储能越小、介质气压越高、放电通道数越多,放电通道的电阻就越大、能量沉积效率越高。     

含硅氧结构聚酰亚胺薄膜的高频沿面放电特性

用于高频电力变压器匝间绝缘的聚酰亚胺,因沿面放电而易发生绝缘失效,利用硅氧结构进行改性是有效的解决方法。该文研究高频电应力下含硅氧结构聚酰亚胺薄膜的沿面放电特性,通过向聚酰亚胺中引入5%等效摩尔含量的纳米SiO₂粒子(SiO₂-PI)和二硅氧烷GAPD(GAPD-PI),与纯聚酰亚胺(PI)一起进行沿面绝缘强度和全寿命沿面放电特性测试,并结合电阻率、紫外–可见光谱、SEM等测试技术开展比较分析。结果表明:在针–板电极的高频沿面放电中,电晕易向前发展,闪络破坏性更大,正半周比负半周放电更为剧烈,极性反转处放电强度大。放电幅值先出现波动而后到达峰值,单位时间内放电次数持续上升,密集放电比重逐渐增加。含硅氧结构改性聚酰亚胺的沿面绝缘强度均有所提升,其中GAPD-PI更好。SiO₂-PI前期的放电幅值与次数与PI相近,密集放电多于PI,但PI发展迅速,后期放电的剧烈程度超过SiO₂-PI。进一步研究给出材料改性对高频沿面放电特性的影响机制:放电前期,电阻率影响较大,大电阻率会抑制沿面放电发展;放电中后期,陷...     

用电花图研究油—纸沿面放电特性

本文利用胶片电花图技术较深入地探索了油—纸沿面放电现象。对于不同固体介质表面状态,进行了电晕起始电压的比较试验,说明不存在明显差异。可以认为胶片图能反映油—纸绝缘沿面放电特性。胶片图可以明显地分辨出电晕和滑闪流注放电。绝缘板厚度越大,电花图半径越小。初步模拟试验了夹层放电时的电花图。     

复合绝缘子沿面电晕放电特性的试验研究

为了研究复合绝缘子沿面电晕放电状况,以110kV复合绝缘子为试验对象,利用一种基于光电倍增管的紫外电晕检测装置来测量绝缘子电晕产生的紫外光,探讨复合绝缘子沿面电晕放电发展和分布特征。通过逐步升高施加电压的试验方法,检测得到复合绝缘子在不同表面条件下(干燥、清洁、潮湿、染污)沿面电晕放电发展和分布状况的脉冲量化特征数据。测量结果表明:当电压升高时,表面干燥条件下的复合绝缘子电晕放电沿串长发展和分布,而表面潮湿条件下的复合绝缘子电晕放电随机性较大。电晕紫外光脉冲个数以及脉冲平均峰值可以用作检测电晕放电的特征参数,以判定复合绝缘子电晕放电状态。     

10 kV绝缘铜管母线沿面放电特性研究

为研究绝缘铜管母线的沿面放电特性,以一段1.5 m长的绝缘铜管母线作为试验对象,设计和模拟了沿面放电的缺陷模型,采用脉冲电流法对其放电信号进行检测。结果表明：在沿面距离小于15 cm时,放电起始电压较低,随着电压的升高,放电幅值有所增加;而当沿面距离大于15 cm后,放电起始电压随着沿面距离的增大而急剧增大,放电幅值随着电压的升高而急剧变大;当沿面距离增大到25 cm后,放电电压急剧升高,放电幅值变小且随着电压的升高只发生微小变化;无论沿面距离大小如何,放电频率都随着放电电压的升高而急剧增大,沿面距离越小,放电频率越高。     

绝缘铜管母线接头处沿面局部放电特性研究

绝缘铜管母线是近年来电网中应用较为广泛的一种新型电力设备,其接头是该类设备易于出现故障的部位,笔者针对该种设备易于出现放电的接头处沿面放电进行了研究。在实验室构建了绝缘铜管母线接头处沿面放电模型,研究了放电点距离接地屏不同距离时的放电起始电压、放电谱图特征,结果表明,当放电点靠近接地屏时,放电起始电压低,放电幅值小,放电谱图正负半周呈现对称现象。研究结果为绝缘铜管母线接头处沿面放电的早期检测提供了试验基础。     

两种功能化硅氧基聚酰亚胺薄膜的高频沿面放电寿命对比研究

聚酰亚胺可用作高频电力变压器的包覆绝缘材料,但要面临因沿面放电而可能导致的绝缘失效问题,可借助于材料改性技术解决.该文通过引入1％、2％、5％摩尔含量的1,3?双(3?氨基丙基)?1,1,3,3?四甲基二硅氧烷(GAPD)和等效含量的SiO2,分别对聚酰亚胺薄膜进行分子结构改性和纳米复合改性,以两种方法实现其硅氧功能化...     

液氮温区超导复合绝缘材料沿面放电特性

随着超导输电技术的不断发展,对各种超导设备中使用复合绝缘材料的绝缘特性提出了更高要求。复合绝缘的放电击穿往往发生在固体绝缘材料和液氮2种工作介质的交界面。而在液氮温度下,绝缘材料又有着相对独特的放电特性。针对这种情况,设计了极不均匀沿面电场,研究了3种不同的固体绝缘材料在液氮环境中沿面放电的特性,包括其放电起始电压、放电随电压发展过程、击穿电压等特性,并进一步分析3种材料差异的原因,为实际应用提供了参考。     

乙丙橡胶绝缘的表面击穿与沿面放电特性

为了探究乙丙橡胶绝缘的表面击穿特性和沿面放电行为,选择板–板电极、棒–环电极和针–板电极3种典型的电极结构来模拟不同电场分布,分别测量并分析了3种电极下外施交流和负极性直流电压时乙丙橡胶的表面击穿电压和击穿痕迹。在外施交流电压下,测量了不同电压下的沿面放电,分析了沿面放电起始和发展过程。试验结果表明:电场分布越均匀,表面击穿电压越大;板–板电极下的起始放电电压与电极间距成正相关性,而棒–环电极和针–板电极下的起始放电与起晕电压相关,其值在1.9~2.4 k V之间;在不同电场分布和放电阶段,发生的放电类型和放电谱图也有所差别,而且在沿面放电前期,放电脉冲幅值较小,约为1.2 V;但是在沿面放电后期,放电比较分散,放电脉冲幅值较大,最高可达43 V。据此可以对沿面放电发展的严重程度进行判断。     

油纸绝缘针板沿面放电模型白斑发展过程及放电特性

电力变压器绝缘纸板上的白斑会大大降低油纸绝缘性能,但在变压器检修阶段很难观察到绝缘纸板上的白斑。为研究绝缘纸板上白斑的形成发展全过程及局部放电特性,在实验室建立典型的针板沿面放电模型。基于脉冲电流法测量沿面放电模型的局部放电特性谱图,分析了局部放电的最大放电量、平均放电量、放电次数和放电能量与电压之间的关系,同时用高速相机记录绝缘纸板上白斑形成发展全过程。研究结果表明:根据局部放电特征参数的变化趋势,可将局部放电整个过程分为5个阶段,每个阶段的局部放电特征参数变化和白斑发展过程存在一一对应关系,第2到第5阶段分别对应着白斑产生、快速延伸、缓慢延伸和闪络击穿;通过扫描电子显微镜观察到白斑所在的纸板纤维严重断裂;根据试验现象分析白斑形成发展的机理。因此,可通过局部放电的特征参数变化反应白斑形成发展的不同阶段,为研究电力变压器绝缘纸板的破坏过程提供参考。     

交直流复合电压下油纸绝缘沿面局部放电特性研究

换流变压器结构复杂,在其中的某些油、纸板和电极的三结合点处极易发生沿面局部放电,运行过程中沿面局部放电导致的沿面闪络是导致换流变压器事故的主要原因。换流变压器阀侧绕组承受的是交直流等多种电压的复合电压,研究复合电压作用下沿面放电的放电特性,对于换流变压器的绝缘试验、击穿机理研究均具有重要意义。文中构建了油纸绝缘典型的沿面放电模型,研究了交直流复合电压下油纸绝缘沿面局部放电特性,通过调节不同的直流电压分量幅值,研究了复合电压中直流电压分量对局部放电特性的影响规律。     

真空沿面放电产生气体研究分析

由于真空沿面放电产生气体对于沿面放电发展过程产生重要影响,介绍了真空沿面放电产生气体来源于电介质表面气体脱附的研究现状,分析了真空沿面放电产生气体的多重来源,对真空沿面放电产生气体的各种分析方法进行了归纳讨论,提出了国内开展此项研究需要注意的问题和建议.     

预制型电缆附件沿面放电试验研究

试验研究了电缆附件与电缆主绝缘结合界面的沿面放电 ,认为放电电压与界面压强和界面状态密切相关。提高附件材料的定伸强度、采用预扩张工艺保证界面握紧力是防止电缆附件沿面放电击穿事故的重要措施     

沿面/体介质阻挡放电装置的放电及臭氧生成特性

相对于体介质阻挡放电(VDBD),沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体可以更高效地生成反应活性物质,在气体处理方面显示了较高的效率。但沿面放电仅沿介质表面发展,限制了放电等离子体装置处理气体的能力。文中设计了一种新型的沿面/体复合DBD装置,通过在垂直于沿面放电高压电极的上部增加体放电电极,用于扩展等离子体的空间分布并提高活性物质的产量,研究了电极构型、放电气隙、放电电压及气体体积流量等对装置的放电特性及臭氧生成的影响。在空气间隙为4.5mm,外加电压幅值为16kV时,SDBD放电功率为11.2W,VDBD放电功率为4.6 W,复合装置的放电功率为19.7 W;分别测量复合装置中的沿面放电和体放电功率发现,复合装置的沿面放电功较单一沿面放电装置的放电功率提高了1.1倍,而复合装置的体放电功率较单一体放电功率提高了1.9倍。臭氧测试结果表明,复合装置生成的臭氧质量浓度可达3.0 mg/L,分别是SDBD和VDBD的3.8倍和5.0倍。     

高速气流对针板沿面直流放电特性的影响

暴露在大气环境中的绝缘设备受到运行状态或者大气运动的影响,其绝缘介质表面往往处于气流环境中,其放电特性与静态气体相比有较大差异。以硅橡胶绝缘片为研究对象,通过风洞系统开展气流环境下绝缘介质表面闪络特性试验,发现气流方向垂直于电场方向时,电晕放电光区与放电路径沿着气流方向发生了偏移。分析气流环境下绝缘介质表面、气体薄层和气体中离子的运动轨迹变化,认为气流导致离子的运动轨迹发生偏转,并使得大量电子和离子被吹离绝缘介质表面,绝缘介质表面电子和离子浓度下降,这就削弱了流注头部的电场,使流注的发展变得困难。同时,气流环境导致绝缘介质表面电荷积聚途径与来源发生变化,随着气流速度的增加,绝缘介质表面电荷消散速率增快,绝缘介质表面法向电子通量与切向电子通量都减小,导致表面电荷累积量减少,进而削弱了绝缘介质的表面电场。电子的偏转和吹离效应以及表面电荷积聚量减少是导致高速气流环境下针板电极间沿面闪络电压上升的主要因素。     

沿面介质阻挡放电等离子体特性参数的仿真计算

为了深入理解沿面介质阻挡放电(SDBD)的放电机理,揭示其产生等离子体的特性参数的演化规律,基于放电的物理过程和实验结果,以非对称结构SDBD发生器为研究对象,建立了其集总参数等效电路模型。首先参照高速相机拍摄的放电图像,估测了等离子体几何尺寸与电压幅值的关系曲线,借助Matlab/Simulink软件,联立Boltzmann方程求解器,求解基尔霍夫电压方程、电子连续性方程,得到电流、电子数密度、电子温度、等离子体电阻、气隙电压、介质表面电压等等离子体特性参数随时间的变化关系,并进一步计算了电子数密度、电子温度、电阻、容抗随电流密度的变化规律。结果表明:随着电流密度的增加,电子数密度和电子温度增大,等离子体电阻和容抗则非线性减小。研究结果可供深入分析激励器放电特性、实现阻抗匹配、提高等离子体发生器效率参考。