复合绝缘子芯棒湿热条件下劣化特性研究北大核心CSCD

近年来,复合绝缘子酥朽断裂问题引起了学术界及工业界的高度重视,但断裂原因一直莫衷一是。研究表明了复合绝缘子酥朽断裂的原因可能包括湿气侵蚀、电蚀、酸性介质腐蚀等因素。针对湿气侵蚀因素,文中研究了复合绝缘子芯棒在湿热条件下的劣化过程。首先观察了芯棒湿热作用后芯棒的宏观形貌,发现芯棒呈现发黄发白的颜色,质地变得疏松,形如腐朽的木头。随后对芯棒在高湿环境下的发热情况进行了观测,发现劣化后芯棒的温升明显高于未劣化芯棒的温升。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)等实验分析了芯棒在湿热作用后的理化特性,发现芯棒的环氧树脂基体发生了酯基的水解反应和环氧大分子的分解反应,而玻璃纤维没有明显劣化现象但有排列错乱的情况。湿热作用后芯棒的理化特性和温升情况表明芯棒在运行条件下可能形成发热和劣化的正反馈循环。最后,将湿热劣化后的芯棒与现场酥朽断裂芯棒的宏观形貌和理化特性进行对比,揭示了湿热作用是导致复合绝缘子酥朽断裂的重要原因之一。     

电厂冷却水系统杀藻剂除藻试验研究

在对国内外除藻剂进行大量分析和筛选的基础上 ,提出 3种较为有效的杀藻剂 ,并进行了单、复配除藻对比试验 .结果表明 :DDAB有效浓度及最佳杀生浓度最低 ,CTAB次之 ,H2 O2 最差 ;DDAB及CTAB的最佳单用浓度分别为 1× 1 0 - 6 mg/ml、(5～ 1 0 )× 1 0 - 6 mg/ml;复配以 0 .2× 1 0 - 6 mg/ml+1 .4× 1 0 - 6 mg/mlCTAB复配除藻效果最好 ;对浮游藻类和丝状藻类效果相似     

湿热环境异常发热复合绝缘子电热耦合仿真分析北大核心CSCD

复合绝缘子运行中异常发热现象频发,其中老化与表面污秽是导致发热的主要原因。文中采用有限元多物理场仿真,结合实测获得的材料参数,分别建立了正常运行、湿热老化、局部涂污及整体涂污等4种典型工况下的复合绝缘子仿真模型,根据湿热老化以及表面污秽的不同发热特征,分别建立静电、电流场两种模型。通过电场计算分析发现:湿热老化后复合绝缘子沿面电场增大、界面电场降低;局部涂污复合绝缘子在涂污处电场稍微下降;整体涂污复合绝缘子由于沿面电流增大造成电场畸变严重。通过以电介质损耗为接口的耦合热场以及电流场⁃热场耦合的电热联合仿真与试验结果对比发现:正常与局部涂污复合绝缘子基本无温升;湿热老化与整体涂污复合绝缘子温升明显,但温度梯度方向相反。仿真计算所得绝缘子最大温升位置与试验结果相同,试验结果与仿真计算结果基本吻合。     

湿热环境下聚丙烯基直流电缆绝缘材料的应用前景北大核心CSCD

直流输电已经成为电网建设的关键环节,高压直流电缆是直流输电的关键电力设备。随着柔性直流输电方式的应用,挤包塑料绝缘电缆得以在实际直流输电工程中逐渐使用。然而,在高温高湿气候地区,湿热环境下的绝缘材料加速老化现象给电缆安全稳定运行带来极大挑战。为促进环保新型挤包塑料绝缘电缆的发展,文中分析了可回收聚丙烯绝缘材料在湿热环境下应用的关键技术问题,总结聚丙烯纳米改性复合材料、共混改性复合材料、化学改性材料等方面的研究进展,并对高性能环保型聚丙烯直流电缆材料在湿热环境下的应用前景进行展望。     

湿热环境下水分侵入复合绝缘子压接界面路径研究

复合绝缘子是电网中的关键设备,在高湿高热的南方环境中,水分容易侵入复合绝缘子,有可能导致温升、机械破坏的事故发生。为研究湿热环境下水分侵入绝缘子压接界面的侵入路径,文中选取退役的复合绝缘子进行水煮试验和浸泡试验,并用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜和EDS元素分析等工具分析了未经处理的绝缘子高压端密封胶试样和经过处理的绝缘子低压端密封胶试样在空气界面、护套界面、金具界面上的老化程度。通过试验得出结论：密封胶护套试样在实际运行的过程中会和护套发生交联反应;高压端密封胶试样老化情况比低压端密封胶试样更为严重;金具界面试样老化比空气界面试样更为严重;水分侵入复合绝缘子压接界面的路径主要是通过密封胶的金具界面进入。     

湿热环境硅橡胶含水率的激光诱导击穿光谱检测北大核心CSCD

湿热环境中,硅橡胶含水率过高会导致复合绝缘子老化加剧及温度升高等问题,目前缺乏一种能够对运行硅橡胶绝缘子含水率带电检测的手段。文中提出一种基于激光诱导击穿光谱技术的硅橡胶含水率检测方法,研究了延迟时间、激光能量等参数对于光谱质量的影响,并且比较了不同特征谱线强度与含水率的定标结果。结果表明,延迟时间为3μs时光谱质量最优,此时连续背景谱几乎衰减消失并且线性谱仍保持一定强度;激光能量较高时,水分在高温下蒸发对等离子体形态的影响程度提高,进而削弱特征谱线强度随含水率的变化趋势,激光能量为35.4、44.7 mJ时变化趋势较明显;H、O、N等元素谱线强度均与含水率之间具有一定的线性关系,其中激光能量为44.7 mJ时,O I 844.622 nm的定标结果拟合效果最好,拟合优度为0.8979,表明激光诱导击穿光谱技术能够对硅橡胶含水率进行定量分析,用于检测运行复合绝缘子的含水率,保障硅橡胶复合绝缘子的稳定运行。     

潮湿环境下支柱绝缘子聚氨酯芯体的吸湿吸水特性研究北大核心CSCD

灌注式支柱绝缘子内部使用聚氨酯材料填充,聚氨酯芯体特性是支柱绝缘子绝缘问题研究的重点。水分侵入会降低其绝缘强度,危害支柱绝缘子的运行可靠性。文中通过试验研究了潮湿环境下聚氨酯芯体的吸湿特性、吸水特性和水分在聚氨酯中的渗透特性。研究结果表明,水分在聚氨酯芯体中的渗透特性符合Langmuir模型;聚氨酯材料吸湿过程呈现出饱和曲线;水分在聚氨酯芯体中的渗透路径是聚氨酯的高分子网架,渗水质量与时间成线性正关系;聚氨酯B料比例增大时样品的吸湿能力、吸水能力、渗水速度都将提高;聚氨酯样品厚度与水分的渗透速率成反比;绝缘子良好的密封性能可以提高其使用寿命。     

真菌对硅橡胶绝缘子电气性能影响的研究

本文介绍了真菌的相关特性,在实验室条件下培养真菌并移植到硅橡胶绝缘子表面,然后对受污染的硅橡胶材料进行静态接触角、盐密、灰密及污闪电压的测量,从而分析真菌对于硅橡胶绝缘子憎水性的抑制情况及对污闪电压的影响。结果表明：真菌附着在硅橡胶绝缘子的表面使绝缘子的憎水性能下降,真菌的浓度越大,憎水性越差;硅橡胶绝缘子表面的污闪电压也因真菌的附着稍有下降;同时,真菌浓度越大,相应的盐密和灰密越高。     

湿热环境下含芯棒-护套界面缺陷复合绝缘子的界面老化机制研究

湿热环境下,含界面缺陷的复合绝缘子更易发生酥朽断裂、界面击穿等严重事故。目前湿热环境下含芯棒-护套界面缺陷复合绝缘子的界面老化机制尚未明确。本文对含有不同界面缺陷的复合绝缘子短样进行湿热老化,对比吸潮与干燥状态下各试样的温升与放电结果,然后通过解剖观察、微观形貌观察及表面元素与官能团变化分析,研究湿热环境对含界面缺陷复合绝缘子性能的影响。结果表明：绝缘子界面缺陷在湿热作用下会加速绝缘子的老化进程,扩大为界面失效,界面处局部放电与水分杂质的极化损耗会引发异常发热故障,其中金属缺陷引发的温升明显高于其他类型缺陷;随着界面缺陷逐步扩大,环氧树脂由界面向内部发生氧化分解,玻璃纤维大量裸露,进而发生劣化。     

方波脉冲电场杀灭微藻的实验研究EI北大核心CSCD

循环冷却水中的微藻繁殖会造成微生物污垢滋生,可采用电磁脉冲进行灭藻。为此,首先提出了一种基于Marx发生器和H桥固态调制器的高压脉冲源拓扑,并研制了一台多参数可调高压脉冲发生器,输出的方波脉冲的脉冲频率为1~1 000 s-1,脉冲电压0~6 k V,脉宽1~5μs,最大瞬时输出电流为12 A。同时,针对电场强度、脉宽、频率和处理时间这4个参量设计了正交实验方案,开展脉冲电场对蛋白核小球藻和铜绿微囊藻的灭藻实验。结果表明,脉冲电场处理对微藻生长具有显著抑制作用,且电场强度为抑制实验微藻生长的最重要因素,提高电场强度可以显著增强对微藻生长的抑制效果。此外,正交设计方案有助于以少量实验频次推测获得最佳的电磁脉冲处理参数,实验证实此脉冲源的最佳电参数组合分别为5 k V、5μs、800 Hz、5 min和5 k V、5μs、800 Hz、10 min,对应的藻细胞密度下降率分别为86.2%和94.1%。     

基于大电流温升试验的电力复合脂耐湿热性能分析北大核心CSCD

在湿热环境中,输配电设备电气连接部位涂覆的电力复合脂出现老化加速,导致异常发热。文中针对10 kV进线端母排连接处进行大电流温升试验,研究在不同电流条件下,母排连接处的温升特性,通过曲线拟合发现温升与电流大致为二次函数关系。铜排温升与时间的解析式可以通过指数函数拟合得到。通过分析连接部位涂覆电力复合脂前后的温升曲线可以发现,不同的电力复合脂均有一定的减阻降温效果,效果具有一定区别。增加电力复合脂的炭黑含量可以提高电力复合脂的导电性。增稠剂本身对电力复合脂的性能也会具有一定的影响。     

典型高压绝缘子串风荷载体型系数的试验研究北大核心CSCD

随着中国输电网电压等级的逐渐提高,对线路绝缘的要求也在提高。高压绝缘子串往更长、联数更多的方向在发展。绝缘子串的风荷载也随之增大。更易发生风偏和风振的现象。文中通过风洞试验,采用测力天平技术,对目前南方电网常用的两种玻璃绝缘子和一种伞形复合绝缘子的体型系数开展了深入研究。系统考察了不同湍流度、风速、风偏角、风攻角作用下单联及双联绝缘子的体型系数的变化规律和影响因素。试验表明,湍流度对体型系数影响不大;单联绝缘子体型系数随风速的增大而逐渐稳定在0.8~0.9之间;风偏角下体型系数有显著变化,并受盘形径厚比及串挡风率的影响;斜向风攻角作用下由于前后肢的遮挡效应会降低整体绝缘子串的体型系数。文中研究为合理计算绝缘子风荷载、提高高压输电线路的抗风设计的可靠性提供了重要的基础数据和参考。     

复合绝缘子表面液滴形貌特征及其对闪络电压的影响

为研究灾害性浓雾天气对绝缘子运行安全可靠性的影响,以硅橡胶绝缘子作为样品,采用可视化试验系统和人工大气模拟试验装置,研究了不同污湿条件下绝缘子表面液滴的吸附与凝结特征及其对绝缘子闪络电压的影响。分别研究了盐雾污秽度、相对湿度对表面液滴吸附、凝结与分布特征(分布面积、尺寸分布及其盒子维数)的影响,并在此基础上得到了这些特征参数对闪络电压的影响规律。结果表明,当相对湿度与污秽度增大时,绝缘子表面凝结的液滴数量增加,中间尺寸(1 mm≤液滴最大直径Dmax2 mm)与较大尺寸(Dmax≥2 mm)的液滴数量显著增加,而较小尺寸(Dmax1 mm)的液滴数量呈下降趋势。液滴分布盒子维数的增大说明液滴分布的分散性和复杂性增强。绝缘子表面附水质量的变化不能有效反映闪络电压的变化,但随着液滴分布盒子维数的增大,绝缘子闪络电压降低。     

大伞裙结构对复合绝缘子积污特性的影响EI北大核心CSCD

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其在不同风速、粒径、和电压类型下绝缘子表面的积污规律。结果表明:在适当部位改装大伞裙可以改变复合绝缘子近壁区域的流场分布;当所改装的大伞裙尺寸相对较小且片数较少时,复合绝缘子附近的直流电场强度分布几乎不发生变化;同一污秽颗粒粒径下,随风速的增大,积污量呈上升趋势;直流电压作用下,复合绝缘子始末端改装大伞裙即模型I,在低风速时积污量为原模型的75%~95%,且随着风速的增大,积污量差距先增大后减小;交流电压作用下,模型I的积污量以原模型积污量为基值上下浮动,而模型II和模型III在1~3 m/s时的积污量约为原模型的50%~90%。     

湿热环境下电场作用对碳钢腐蚀行为的影响北大核心CSCD

采用腐蚀产物形貌结构分析方法(SEM、EDS、XRD)以及电化学测试方法,研究了在模拟高温高湿环境下腐蚀时间以及外加不同强度直流电场对电力杆塔用碳钢腐蚀行为、腐蚀产物以及形貌结构的影响。结果表明,随着腐蚀时间的延长,碳钢表面的腐蚀产物不断发生变化,腐蚀最初期的腐蚀产物以棉球状α-FeOOH为主,逐渐发展变化为片状的γ-FeOOH和尖晶长条状的Fe3O4,导致表面的腐蚀产物致密性相比腐蚀初期大大减小,对内部基底的保护作用减弱。而电场的存在则会在腐蚀时间作用的基础上进一步抑制α-FeOOH的生成、加速γ-FeOOH的生长,同时电场强度越大形成的γ-FeOOH的形貌结构越疏松分散,致密性越差,从而进一步加速腐蚀往深层次的进行。     

人工盐雾环境下硅橡胶绝缘子泄漏电流的研究

在超声波盐雾发生装置模拟的盐雾环境下,采用高压直流电源测试研究环境相对湿度和盐雾电导率对硅橡胶绝缘子表面泄漏电流的影响,试验结果表明,绝缘子的泄漏电流主要取决于试验环境的相对湿度和盐雾电导率。     

GIS盆式绝缘子典型缺陷对其电场分布的影响北大核心CSCD

气体绝缘金属全封闭组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在生产、运输、安装过程中,其内部可能存在缺陷引起局部场强畸变,从而导致绝缘介质范围内气体放电或击穿。为了研究GIS盆式绝缘子缺陷对其电场分布的影响,本文以252 kV GIS母线腔体为对象,结合三维制图软件SolidWorks和有限元分析软件Comsol建立了GIS的仿真计算模型。仿真分析了悬浮颗粒粒径、圆柱气隙缺陷高度、沿面裂纹长度对盆式绝缘子电场分布的影响。研究结果表明:当悬浮金属颗粒粒径1 mm≤D≤2 mm时,粒径越大,悬浮颗粒缺陷附近的最大电场强度越高且呈M型分布,位于凹侧的悬浮金属颗粒比凸侧颗粒对盆式绝缘子场强的影响大;当气隙缺陷的高度2 mm≤h≤4 mm时,气隙高度增大,缺陷附近的最大场强减小,但下降幅度小于3%,且电场分布呈“兔耳”形状;当沿面裂纹缺陷的长度5 mm≤l≤9 mm时,裂纹长度增加,缺陷附近的最大电场强度降低,且电场分布呈Z字型。总体来说,上述3种典型缺陷中,盆式绝缘子两侧的悬浮金属颗粒引发的局部电场畸变程度最大。文中研究结果可为GIS盆式绝缘子典型缺陷故障类型的诊断提供参考。     

基于超声导波能量的盆式绝缘子裂纹检测方法研究北大核心CSCD

盆式绝缘子作为GIS设备的主要绝缘部件,其裂纹缺陷将直接影响到设备的安全运行。为了实现超声导波对盆式绝缘子的裂纹检测,文章首先研究了兰姆波在盆式绝缘子内部的传播机理并绘制了相应的频散曲线,提出了利用传感器离散电压信号计算超声导波能量的简化公式,进一步通过有限元仿真模型探究了裂纹对超声导波能量传播规律的影响,最后,通过实验对检测方法可行性进行了验证。研究结果表明,在超声发射端不变的情况下,传感器接收信号的能量衰减率将随裂纹尺寸的增大而增大,且距离缺陷位置越近,其能量衰减率变化越大。该检测方法可实现盆式绝缘子的裂纹检测,且提高了超声导波检测微小裂纹时的灵敏度,具有一定的工程实践价值。     

环氧树脂在低温环境下的电树枝生长特性EI北大核心CSCD

电树枝老化是导致电缆附件绝缘性能下降的重要原因。为解决该问题,重点研究了高温超导电缆终端环氧树脂绝缘材料在低温条件下的电树枝生长特点。分别在30、-30、-60、-90、-120、-196℃环境下进行实验,采用针-板电极对试样施加正极性脉冲电压,电压幅值为10、12、14 k V,频率为300、400、500 Hz。实验结果表明,低温下环氧树脂会产生2种结构的电树:树枝状和树枝-松枝混合状。低温对环氧树脂中电树枝的生长有抑制作用;然而一旦电树枝产生,低温下材料的劣化区域增加,从而对材料造成严重破坏。低温环境下脉冲电压的幅值和频率对电树枝生长的影响与室温时相似,增加脉冲幅值和频率均会加速电树枝的发展。