绝缘纸热裂解初期微观机理研究

探究绝缘纸的微观热裂解机理,特别是初期裂解机理,对于深入认识变压器内部绝缘系统过热缺陷下的裂解过程以及绝缘裂化的早期评价与绝缘寿命评估具有潜在的指导价值。为此,采取实验与仿真相结合的手段,首先,对纤维素进行了350~900℃下的气相色谱/质谱联用实验,研究表明,阿洛糖是实验中生成量最高的产物,是绝缘裂化初期表征裂化程度最重要的产物。为了进一步厘清阿洛糖裂解生成机理以及后续裂解规律,对绝缘纸纤维素中的结构单元纤维二糖的裂解进行了高温反应分子动力学模拟。通过跟踪可视化的纤维素分解过程,观测不同时刻键的断裂和生成规律,发现阿洛糖生成由最易发生断裂的糖苷键C′4-O键断裂和1-吡喃环上C1-O5键两化学键断裂而来。裂解小分子产物作为新的微观特征量,可通过质谱仪测得并进行趋势分析,在变压器过热故障诊断中具有潜在应用价值。     

聚酰亚胺高温裂解机理的反应分子动力学模拟

聚酰亚胺(PI)由于其优异的绝缘性能,在固态变压器、变频调速电机等电力设备中得到广泛应用,而高温下化学键断裂是其绝缘失效的主要原因。基于ReaxFF的分子模拟方法,对PI分子模型进行反应分子动力学模拟,从原子层面揭示其高温裂解机理。以聚合度为4的PI分子为例,应用基于反应力场(ReaxFF)的反应分子动力学模拟方法对高温下PI的初始裂解、裂解过程中微观动态反应路径以及主要产物形成机理进行了模拟分析,得出PI高温下绝缘失效微观机理。结果表明:PI分子初始断键为酰亚胺环上C-N键,连接两苯环的C-N键断裂是PI分子主链断裂的主要原因;CO_2和CN是PI高温裂解的主要产物,CO_2与CN的形成均与酰亚胺环中的C-N键断裂有关;主链断裂引起的聚合度减小和酰亚胺环断裂产生的CO_2等小分子物质共同导致PI高温下绝缘失效。     

聚恶二唑涤纶纤维绝缘纸的研究

本文简要介绍了聚恶二唑涤纶纤维绝缘纸的生产工艺和技术原理。     

聚噁二唑涤纶纤维绝缘纸的研究

本文简要介绍了聚二唑涤纶纤维绝缘纸的生产工艺和技术原理     

涤纶纤维绝缘纸用分散剂的研究

采用涤纶纤维和合成浆料为原料生产绝缘纸,需加入适当的分散剂来分散均匀纤维。经实验室打浆抄纸试验,得出最优条件的原料配比和分散剂的加入量为：涤纶纤维：聚■二■沉析纤维＝80：20,CMC用量＝0．5％,PEO用量＝0．2％。以上述配比所抄制的纸样,抗张指数达5．81Nm／g。     

绝缘纸无定形区玻璃转化的分子动力学模拟

绝缘纸无定形区的玻璃转化温度是其热稳定性的重要标度之一。为研究变压器绝缘纸的玻璃转化过程的微观机理,继而挖掘其中的热老化信息,利用分子动力学对绝缘纸纯纤维素、纤维素-水两个模型的玻璃转化过程进行了模拟。用比体积-温度曲线法确定了纯纤维素和纤维素-水模型的玻璃化转变温度分别为448、418K。模拟结果表明,玻璃转化过程中,绝缘纸纤维素链的运动和机械特性均发生突变,400～500K之间自由体积的突变给纤维素链运动提供了更多空间,导致其发生玻璃化转变;水分子浸入无定型区可以破坏纤维素链间的氢键,显著地降低玻璃转化温度,影响绝缘纸热稳定性。     

神府煤低温灰与高温灰的高温熔融特征EI北大核心CSCD

煤灰中无机组分在加热过程中的熔融特性,是评价煤炭对各种气化、燃烧工艺的适应性以及选择最佳操作条件的重要依据。以典型煤种神府煤为研究对象,采用热台显微镜、扫描电镜观察低温灰与高温灰在熔融过程的行为特征,并结合X射线衍射仪分析该过程煤中矿物质的转化。结果表明：低温灰与高温灰均以难熔物质Si O2为骨架向内收缩,熔融物增多后包裹难熔物质并逐渐将其熔解,分别形成辉石类和长石类共熔物。在800~1 000℃和1 100~1 200℃阶段,神府煤低温灰和高温灰的体积均有明显收缩。800~1 000℃阶段,低温灰中有斜辉石形成,高温灰中有钠长石形成;1 100~1 200℃阶段,两样品均熔融形成共熔物。     

交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响EI北大核心CSCD

该文使用国际大电网会议CIGRE WG D1.14推荐的多针电极系统研究了交直流电晕对高温硫化硅橡胶性能的影响。通过分析试验中的放电功率、电晕前后硅橡胶的憎水性状态、表面电阻率、拉伸强度、拉断伸长率等性能,讨论了交直流电晕、直流正负极性电晕对硅橡胶性能影响的异同。结果表明:经过电晕处理,硅橡胶的上述性能均有所下降。就硅橡胶的憎水性状态和表面电阻率而言,交流电晕对硅橡胶的影响程度大于直流电晕的影响程度,直流负极性电晕的影响程度略大于直流正极性电晕的影响程度。硅橡胶的机械强度在电晕处理后有所下降,但交直流电晕处理后的硅橡胶的机械性能差异不明显。电晕场的空间电荷效应以及硅橡胶表面的电荷积累效应是导致不同电压类型的电晕对硅橡胶性能影响不同的原因;使用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析方法研究了硅橡胶表面化学结构在电晕前后的变化,认为硅橡胶在电晕处理前后化学结构的变化,是造成硅橡胶性能的变化的直接原因。     

变压器绝缘纸热老化降解微观机理的分子模拟研究

基于原子水平的分子模型模拟分子的结构与行为,将有助于更深刻地分析变压器绝缘纸热降解的各种复杂现象的微观机理。为此,利用分子动力学(MD)方法与密度泛函理论(DFT)建立了绝缘纸纤维素的降解模型。采用COMPASS力场对绝缘纸纤维素分子在热场作用下的微观降解过程进行了分子动力学模拟研究。并结合原子力显微镜(AFM)观测分析了实验的绝缘纸热降解特性。模拟结果表明纤维素分子主链的β-1-4糖苷键连接处最易发生断裂,直接导致其聚合度降低,热对纤维素的降解很大程度上影响了绝缘纸的聚合度水平。分子模拟结果与实验实测结果比较相符。     

多次雷电冲击电压作用下变压器油浸绝缘纸板累积效应特性EI北大核心CSCD

油纸绝缘是电力变压器最常用的一种绝缘介质,其在运行过程中不可避免的会受到多次雷电冲击电压的作用,在冲击电压的累积作用下变压器内绝缘有可能会产生不可逆的损伤。鉴于此,通过自动连续冲击电压发生器对油纸绝缘模型的累积施压,来模拟侵入变压器的雷电过电压对油浸绝缘纸板的累积效应。研究了雷电冲击电压幅值U与油浸绝缘纸板击穿时雷电冲击电压累积次数N之间的关系,即U-N特性。并采用Weibull模型分析了油浸绝缘纸板试品U-N特性的变化规律。还通过原子力显微镜(AFM)对比研究了不同次数雷电冲击电压作用后油浸绝缘纸板表面形貌的变化。研究结果表明:随着雷电冲击电压幅值的升高,油浸绝缘纸板累积直至击穿所需要的次数大幅度下降,雷电冲击电压对油浸绝缘纸板具有明显的累积效应;多次雷电冲击电压的累积作用会导致油浸绝缘纸板表面颜色与形貌的变化,200、400、600、800次标准雷电冲击电压作用后,油浸绝缘纸板表面粗糙度比累积试验前分别增加了0.61、2.80、5.97和11.76倍。     

绝缘纸中空间电荷效应的模拟研究

为明晰空间电荷对油纸绝缘纸板中电场强度的畸变效应、纸板老化状态与空间电荷的作用机制,采用双极性载流子输运模型,对不同老化状态的绝缘纸板中的空间电荷特性进行数值模拟。对于同一老化状态下的绝缘纸板施加直流电压时,纸板中会出现同极性电荷积聚现象,且正极性电荷的分布范围较负极性显著变窄;随着加压时间的增加,纸板中的电场畸变率呈增大趋势。当绝缘纸板老化程度加深时,其陷阱密度和深度均会增加,致使空间电荷在纸板的近电极侧大量积聚,进而削弱纸板和电极边界处的电场强度,加剧纸板内部的场强畸变;且绝缘纸板老化愈严重,空间电荷对电场的畸变作用愈突出,使得绝缘纸板加速老化,容易诱发绝缘击穿故障。研究结果可为变压器油纸绝缘设计提供参考。     

热老化对变压器绝缘纸微观结构影响的实验研究

为了研究热老化应力对变压器绝缘纸微观结构的影响,以更准确地分析油纸绝缘机械强度和绝缘性能,文中对油浸纸试品进行加速热老化实验,获取不同老化程度的变压器绝缘纸试样。测量了绝缘纸试样的聚合度,采用扫描电镜观察绝缘纸试样的表面微观形貌,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析纤维素分子结构变化。分析结果表明,热老化对变压器绝缘纸微观纤维结构破坏显著,纤维细化,断裂增多,纤维分子结构及相关官能团数量变化明显。     

电缆接头温度反演及故障诊断研究EI北大核心CSCD

为间接测量得到电缆导芯温度、预防电缆接头故障,建立了电缆接头2阶和1阶暂态热路简化模型,提出了一种电缆接头导芯温度的反演算法,推导得出导体实时温度。同时,通过参数辨识对电缆接头进行在线监测并得到故障诊断结果。结果表明,建立的电缆接头2阶和1阶暂态热路模型可有效简化反演计算,进而通过电缆接头外皮和金属护套温度反推出导体温度,且所得反演结果与实测结果相符。此外,根据辨识参数相对正常运行状态时的变化情况,可判断出电缆接头是否存在故障隐患以及是何种故障。     

涂装废水处理技术研究EI北大核心CSCD

涂装废水是在工程机械产品的表面制造过程中所产生的工业废水,具有浓度高、成分复杂、可生化性差、水质水量变化大等特点,该类废水的处理是工业废水处理研究的热点和难点。为此,介绍了涂装废水的来源和特点,并针对涂装废水常规处理工艺和新型处理工艺进行了论述,通过对比阐述了该类工艺的优缺点及应用前景。针对涂装废水在实际处理过程中存在的诸多问题提出了合理建议,并对未来涂装废水处理工艺的研究方向进行了讨论。指出,由于强电离放电技术在水处理中具有处理效率高、无选择性、不需添加催化剂和吸附剂、无二次污染等特点,因此该技术可作为涂装废水预处理或深度处理工艺,用来弥补常规处理工艺(混凝、厌氧处理等)处理周期长、处理不彻底、有恶臭产生等缺点。通过对涂装废水处理技术的研究可为我国表面制造行业废水处理提供理论基础和参考。     

典型电能质量稳态指标预测模型研究EI北大核心CSCD

电网典型电能质量稳态指标的准确预测对优化电网运行方式和提高电网供电质量具有重要意义。根据电能质量稳态指标似周期、非周期的特点,提出一种基于混沌理论和最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LSSVM）的电能质量稳态指标预测模型。首先采用混沌理论对典型电能质量稳态指标历史数据进行相空间重构,构造包含吸引子的新数据空间;其次利用最小二乘支持向量机在高维空间下进行样本训练,并结合粒子群算法优化最小二乘支持向量机参数;最后得到最佳预测模型。基于某地配电网电能质量实际监测数据,采用所提模型进行典型电能质量稳态指标预测,平均相对误差均在8%以下,优于传统BP神经网络预测方法。     

电站锅炉总风量软测量EI北大核心CSCD

电站锅炉风量测量装置准确度差、标定复杂。提出一种锅炉总风量软测量方法,通过分析煤燃烧产生热量与消耗空气量之间的关系,推导出利用热量-氧量计算风量的基本公式。从理论上可以消除未完全燃烧损失影响,因此热量计算过程相对简单。进一步经过煤质和空气湿度修正后,可以采用干烟气氧量或湿烟气氧量计算风量并具有更高的准确度。最后引入给煤量信号进行动态补偿,可保证软测量风量的动态响应速度同实际风量相一致。在一600 MW机组上,通过实验对比不同负荷工况下软测量风量与实际测量风量,结果表明软测量准确度好、动态响应速度快、受煤质变化影响小,能够满足现场需要。     

从四川高温干旱限电事件看新型电力系统保供挑战与应对展望EI北大核心CSCD

2022年8月,四川遭遇大范围长时间极端高温干旱天气,从而面临“三最”叠加的局面,即历史同期最高极端温度、最少降水量、最高电力负荷。四川水电大幅减发,而负荷又急剧攀升,造成较大的电力供需缺口,继而发生严峻的应急限电事件,引起业界广泛关注。基于此,从高温干旱极端天气出发,剖析了四川限电事件的关键影响因素,并着重对四川源网荷储灵活性资源进行了深入分析。其次,从电力保供维度归纳了新型电力系统电源侧随机化、电网侧互联化、负荷侧电气化、灵活资源市场化与运行控制智能化等多维特征。进一步,从规划、运行、交易、政策4个层面研判新能源占比逐渐提高的新型电力系统将面临的保供挑战。最后,对规划、运行、交易、政策4个层面的挑战提出相应的应对措施、解决思路与建议,为新型电力系统电力保供提供思路。     

SNCR脉动式喷射脱硝数值模拟研究EI北大核心CSCD

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝技术,在无需催化剂的条件下直接将还原剂氨或尿素喷入烟气往往效率不是很高,还原剂与烟气的混合是制约脱硝效率的关键因素之一。以某90t/h层燃炉二次燃烧室为研究对象,运用Fluent软件对炉膛内的烟气流动、传热传质、脱硝反应进行数值模拟,并在不改变氨氮摩尔比和喷枪布置位点的情况下对还原剂喷射方式进行了优化研究。研究结果表明:当还原剂采用脉动速度喷射方式、喷枪角度水平向下45°时可以得到最好的脱硝效果,氨的均匀性指数为0.549,脱硝效率达到58.13%。研究结果为SNCR脱硝技术的优化提供了理论依据和技术参考。     

H型对称分布电容功率解耦电路EI北大核心CSCD

单相逆变器普遍存在二次纹波问题,容易造成系统不稳定和降低效率。文中在无附加开关管的情况下,仅保留H桥4个开关器件。此拓扑只需将交流侧原有滤波电容分裂成两组对称连接,同时可省略直流侧原有支撑电容。电路中差模保证功率输出,共模保证解耦,因此对系统中差模和共模分别独立控制。理论分析和仿真解释了系统的解耦情况和解耦后存在的电容电压不平衡情况,并从解耦精度及附加开关数量方面良好地阐述该拓扑的优越性,最后通过实验结果证明该拓扑在无需额外开关器件情况下良好的解耦性能。     

接触器静态特性测量方法的研究EI北大核心CSCD

鉴于接触器静态特性难以直接测量,该文首次提出接触器静态特性的软件测量方法。首先,从能量守恒的角度梳理接触器机电能量转换关系,推导利用静态磁链求解磁共能,再求解电磁吸力的完整过程,通过有限元仿真验证这一计算方法的理论可行性。其次,采用“动铁心锁紧法”配合“电流闭环控制”开发接触器静态特性测量装置,实现静态磁链及吸力特性的软件测量。最后,基于测得的静态特性数据构建接触器的全过程位移估计器,不仅间接验证静态测量的实际有效性,同时也首次实现接触器起动、保持及分断全过程的位移估计。该文开发的接触器静态特性测量方法具有通用性,因此对接触器的仿真及高性能控制均具有重要意义。