电场诱导蒙脱土在聚乙烯中取向分散及对其电树枝特性影响研究

为提高低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)材料的抗电树枝老化能力,提出采用交流电场诱导蒙脱土(montmorillonite,MMT)片层,以实现其在低密度聚乙烯中取向分散的方法。首先,设计了电场诱导实验装置,用工频交流电场对熔融状态下的低密度聚乙烯/蒙脱土(LDPE/MMT)复合材料进行诱导实验;其次,通过测试材料的 X 射线衍射谱、紫外光透射率和材料断面、表面的扫描电子显微图片,表征了电场诱导对MMT在LDPE中的取向分散影响;最后,对比观察了电场诱导前后LDPE/MMT复合材料中的电树枝的引发和生长特性的差异。结果表明,电场诱导有助于MMT片层在LDPE中均匀分散,且使得MMT片层沿平行于电场的方向发生偏转,诱导后的 LDPE/MMT复合材料在垂直于取向电场的方向上具有更好地抑制电树枝的能力。     

微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料抑制电树枝生长能力的研究

为研究微、纳米氧化铝无机颗粒对环氧树脂抑制电树枝生长能力的影响,制备出了不同含量微、纳米氧化铝/环氧树脂复合材料。通过针板电极进行局放实验,观察环氧复合材料电树生长分布情况,研究了微、纳米无机颗粒对复合材料抑制电树生长能力的影响。实验结果表明,微米氧化铝显著增强了环氧树脂的抑制电树枝生长能力,而纳米氧化铝对环氧树脂的抑制电树枝生长能力影响不大。当微、纳米氧化铝颗粒含量增加时,复合材料的抑制电树枝生长能力逐渐增强。当微米氧化铝颗粒含量达到20wt%时,微米氧化铝/环氧树脂复合材料的抑制电树枝生长能力是纯环氧的1.8倍。     

二次施压对XLPE电缆电树枝生长特性的影响

为了研究二次施压下XLPE电缆中电树枝的生长特性,采用短电缆金属针缺陷试验装置,研究XLPE电缆在12 kV作用下生长的电树枝受二次施压(15 kV)作用后新树枝的生长特性。研究结果发现,受二次施压电压和升压速度的影响,XLPE电缆绝缘层中会出现一种奇特的"丛-枝"状电树枝,且二次施压下,生长出的新树枝具有引发时间短、生长速度快、放电通道窄等特点。结果表明,二次施压对XLPE电缆中电树枝的二次引发和生长有较大影响,是加速电缆老化和击穿的重要因素。     

交联聚乙烯电力电缆电树枝生长的混沌特性分析

采用实际的XLPE电缆作为试验样品,以针尖模拟电场应力的集中,开展了工频12～21kV电压和常温到70℃下的电树枝化试验;引入了混沌理论分析电树枝生长的过程,并以电树枝局部放电单位时间内的最大放电量和总放电量作为分析对象,结合电树枝的生长的物理机理,分析了电树枝生长的混沌特征。结果显示XLPE电缆电树枝的生长过程具有确定性混沌特性,电树枝混沌特征的最大Lyapunov指数和关联分形维数值表现出随树枝分形维数的增大而减小的趋势。     

聚乙烯中水树枝-电树枝的相互转化

通过合适的手段模拟水树枝存在情况下材料中的电场强度分布,对理解水树枝向电树枝的转化和评估水树枝的危害程度有重要的实用价值。在总结水树枝-电树枝相互转化已有研究成果的基础上,用有限元方法模拟了不同半径水树枝存在情况下材料中的电场分布。模拟结果表明:水树枝存在的情况下,材料中的最大电场强度出现在水树枝尖端;在外施电压一定的情况下,材料中的最大电场强度随水树枝半径的增大先减小后增加;较短的水树枝弱化了材料中的局部电场强度。     

实际XPLE电缆模型下升压速度对电树枝生长特性的影响

电树枝化是影响交联聚乙烯(XLPE)电力电缆运行安全与寿命的技术瓶颈。笔者采用金属针缺陷模拟电缆中集中的电场应力,研究了在工频交流电压下(50 Hz),不同实验起始升压速度(0.1 kV/s,1 kV/s)对XLPE电缆中电树枝生长特性的影响。结果表明,在高的升压速度下电树枝起始快,同时电树枝形态会由纯枝状变为稠密枝状,分形维变大。     

基于不同电极系统的电树枝生长特性的研究

固体绝缘介质在电场应力集中处会发生树枝状放电并生成树枝状放电通道,为了研究在不同电场作用下固体绝缘介质中的电树枝特性的差异,采用实际交联聚乙烯(XLPE)电缆的短电缆电极系统,与常用的针-板电极系统分别在12、15、18、21 kV下进行电缆的树枝化实验。实验结果表明,短电缆电极系统与针-板电极系统得到的试验结果具有相同的趋势,电树枝的稠密程度随着电压的升高而增加,在相同电压下,短电缆电极系统的电树枝的发展速度比针-板电极系统慢,短电缆电极系统得到与针-板电极系统相同形态的电树枝的外施电压值要高。     

纳米MgO/环氧树脂复合材料的陷阱特性及对电树枝特性的影响研究

随着电压等级的不断提升,因电树枝老化而导致的绝缘材料失效问题日益严重。为研究纳米MgO对环氧树脂电树枝老化的影响,制备了不同MgO填充量（质量分数0～1%）的纳米MgO/环氧树脂复合材料,对其电树枝的起始和生长过程进行观测。结果表明,在微量填充下,纳米MgO/环氧树脂复合材料的耐电树枝性能随填充量的增加而提高。当纳米MgO质量分数为1%时,纳米MgO/环氧树脂复合材料的起树概率降低了45%、电树枝长度降低为纯环氧树脂的1/3、交流击穿场强提高了14.1%。由介电特性和陷阱特性分析可得,随填充量的增加,复合材料的介电常数减小,陷阱能级加深。纳米MgO的加入提高了复合材料的陷阱能级,降低了载流子的迁移率和浓度,进而提高了纳米MgO/环氧树脂复合材料的耐电树枝性能。     

水分含量影响玻璃纤维增强环氧树脂电树枝生长特性研究

绝缘拉杆是气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）断路器和隔离开关的关键部件,用于将运动从接地部分传送到高电位部分,以实现电气连接的通断。但在出厂试验、运输和安装过程中,绝缘拉杆容易吸收空气中的水分,造成局部受潮,影响其绝缘可靠性。该文以GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂（GFRP）为对象,研究了水分含量对GFRP电树枝生长特性的作用规律。结果表明,GFRP受潮后,电树枝通道数量增多,生长速度先减小后增大,电树枝会沿着垂直电场方向的界面发展。分析认为GFRP中水分侵入会导致界面处产生离子交换,破坏界面化学键,加之界面处存在较大的湿失配应力,造成界面脱粘、开裂等现象,降低界面的击穿场强;同时水分会提高界面处相对介电常数,在工频电压下造成局部电场畸变,使电树枝劣化加剧。     

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。     

高频电压下交联聚乙烯中电树枝的形态特性

为研究高频电压下交联聚乙烯（cross-linkedpolyethylene,XLPE）中电树枝的形态特性,进行了不同电压、频率和电极间距下的电树枝生长显微观测实验,分析了局部电场强度和频率对电树枝形态特性的影响规律和影响机制,并引进了一个新的参数即能量阈值,来综合考虑电树枝的生长速度、分形维数与电树枝形态之间的关系。结果表明：局部电场强度和频率对电树枝形态的影响有明显的规律性。丛林状电树枝只在较高电压下形成,而且针尖附近小区域内的局部电场强度是形成丛林状电树枝的重要影响因素。纯藤枝状电树枝只在较高频率下出现,而且这个频率随着电压的升高而增大。双结构电树枝的结构转换位置的电场强度在不同的电压和电极间距下基本保持不变,但是随着频率的升高而明显增大。     

环氧树脂中电树枝生长特性及其动力学模型的实验验证

研究了不同外施工频电压下环氧树脂绝缘中的电树枝结构、生长的特性,并用Ding等提出的模型解释了电树枝的发展过程,模拟了其生长曲线。结果表明:在同一电压下,环氧树脂中电树枝的生长速度基本为恒定值,随外施电压的升高,电树枝分枝变少,生长速度基本呈指数增加,且利用模型模拟的生长曲线与实验测试的结果吻合,最后讨论了模型的物理基础。     

温度对硅橡胶电树枝老化特性的影响

电缆系统运行温度对新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料高温硫化(HTV)硅橡胶的性能具有重要的影响。为此,针对温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响展开了试验研究,测定了温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响规律,并对试验结果进行了理论分析。研究结果表明,在试验温度范围内,温升导致HTV硅橡胶击穿场强呈现略微下降的趋势,而起树电压则随温度的升高明显下降。试验中还发现HTV硅橡胶电树枝形态与温度密切相关,室温条件下以树枝状和松枝状电树枝为主,而高温下则以丛状电树枝为主。对上述试验结果的分析讨论后认为,温升引起HTV硅橡胶起树电压的大幅降低是导致新型预制式硅橡胶超高压电缆附件绝缘故障频繁的重要原因,因此,在电缆附件的绝缘结构设计时,对于温度变化而引起材料电气性能参数变化的相关问题应给予更多的关注。     

聚合物材料中电树枝的研究

电线电缆中的电树枝研究一直受到广大学者的关注,具有极高的实际应用价值和研究价值。综合了近几年对电树枝研究的相关文献,对电树枝的影响因素,电树枝产生机理及量化模型进行了评述,并对未来的研究指出了方向。     

交联聚乙烯绝缘老化的试验与建模研究

本文介绍了交联聚乙烯（XLPE）电树枝老化的试验方法，给出了XLPE绝缘在在交流电压作用下的电树老化曲线。利用多元统计分析建立了枝状放电、丛状放电的数学模型，为XLPE电缆的在线检测提供了理论依据。     

交流叠加冲击电压下XLPE绝缘中电树起始特性

ＸＬＰＥ绝缘在交流叠加冲击电压作用下电树起始特性的试验研究表明,电树的冲击起始场强不仅与预加的交流电压的大小有关,还与冲击电压与交流电压的相对极性有关,并有明显的累积效应,起晕也有明显的时延现象。     

频率对聚乙烯电树起始的影响特性研究

为研究电压频率对聚乙烯电树起始特性的影响,用冰水淬火冷却高密度聚乙烯试验50Hz～90kHz交流电压下的电树起始特性。试验发现电树起始电压值在50Hz～1kHz间变化不大,>5kHz时电树起始电压为先增后减;在试验频率范围内共存在7种电树形态,电树形态种类随频率提高而增多,每种电树形态对材料的绝缘破坏程度不尽相同,7种电树形态的起始电压存在较大差异。最后对高频电压对电子加速过程的影响及高频所引起的材料疲劳效应加剧的试验结果展开了讨论。     

直线同步伺服电动机磁场方向的确定

文章首先分析直线同步伺服电动机确定磁场方向时所存在的问题。然后，提出一种在线数字辨识方法确定磁场的方向，并与传统方法相比较，说明其优越性。最后，采用所提出的方法对一台自行设计制造的永磁同步直线电动机磁场定向，实验结果证明本方法是正确可行的。