风沙条件下的平板模型直流沿面放电特性

The influence of sand dust on discharge of external insulation has caused widespread concern.At present,the research results show wind-sand electricity has a remarkable effect on the discharge characteristics of insulator and has little influence on the discharge characteristics of air gap.The flashover of insulator strings occurs along the insulator surface and air gaps,and the sand dust deposited on the insulator surface may affect the flashover characteristics of insulator strings.This paper studies the flashover characteristics of flat plate model under DC voltage in wind-sand condition.The experimental results show that under positive polarity voltage,the flashover voltage of the flat plate model has a maximum value,while under negative polarity voltage,the flashover voltage of the flat plate model has a minimum value with a certain degree of sand dust deposition.The wind or sand in sand-dust weather has an important effect on the flashover characteristics of the flat plate model.In certain variation range of electric charge,electric charge of sand dust has little effect on the flashover voltage of flat plate model under DC voltage.The deposition of sand has significant influence on the flashover process of flat plate model,which is related to the deposition density and moisture content of sand particle.     

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。     

超疏水绝缘表面直流沿面污闪特性研究

利用一种具有优异憎水性和自清洁特性的仿生超疏水涂层制备绝缘表面，设计雾水润湿下污秽绝缘表面的直流闪络试验，研究仿生超疏水绝缘表面的直流污闪特性。同时依据表面液滴的浸润状态，从电场角度对超疏水涂层表面的污闪电压进行预测。结果表明：超疏水涂层表面在润湿加压过程中具有自洁性，闪络经表面液滴和干区形成。本文提出的方法预测的闪络电压分别与液滴体积呈负相关，与接触角呈正相关，预测值与实测值相吻合，精度高于传统预测模型。     

140℃与常温条件下油纸绝缘沿面放电产气特性

基于油纸绝缘柱板沿面放电模型,在实验室开展140℃与常温下油纸绝缘局部放电试验,研究油纸绝缘特征参量的变化规律,并结合Ansoft电场仿真分析高温下沿面放电机理。结果表明:在140℃下沿面放电的耗氧量与产气量均比常温下的高,而局部放电特征气体C_2H_2的含量差异不大,气体含量变化从大到小依次为H_2、C_2H_6、C_2H_4、C_2H_2、O_2、CH_4、CO、CO_2。在140℃下沿面放电发展过程中,绝缘油体积电阻率呈下降趋势,而常温下变化不明显,两种条件下油的介质损耗均呈波动上升趋势。由于高温会使高压电极与油纸交界的三角区域附着气泡,从而导致电场畸变,使得油纸绝缘的沿面放电起始电压从17.2 k V降为2.1 k V。     

聚四氟乙烯直流沿面闪络及表面特性的实验研究

为提高绝缘材料的耐沿面闪络能力,对聚四氟乙烯在指形电极下的沿面绝缘特性及沿面闪络前后材料表面的物化特性进行研究。测量了不同放电距离下的沿面闪络电压,并采用原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析闪络前后聚四氟乙烯表面形貌、表面粗糙度、表面化学成分的变化。结果表明:随着电极间距的增大,沿面闪络电压升高,闪络场强降低;随着闪络时间的增长,材料表面的凸起变大、变平,表面粗糙度增大,表面发生显著的物理变化;在沿面闪络过程中,材料表面化学基团发生变化,表面水接触角下降。     

低温下硅橡胶直流沿面闪络特性研究

为了研究低温下硅橡胶材料的直流沿面闪络特性,在不同的低温环境下,通过采用倒角平头板电极和倒角四分之一圆弧板电极模拟不均匀电场的方法,对不同氢氧化铝含量硅橡胶的直流沿面闪络电压进行了测试。结果表明:在温度为-60～20℃时,随着温度的降低,硅橡胶的直流沿面闪络电压呈线性升高趋势,因此该硅橡胶绝缘材料适用于持续低温环境。     

改性聚酰亚胺沿面放电特性研究

聚酰亚胺材料以其优越的介电性能广泛应用于电力系统的绝缘中,其表面发生沿面放电是影响其绝缘性能的关键因素之一。利用自行搭建的试验系统,以纯聚酰亚胺、玻璃纤维和钛酸钾改性的聚酰亚胺为研究对象,借助扫描电子显微镜,分析其表面碳化情况,并测量其在标准大气压、低气压和高真空三种状态下的电气强度。结果表明:含有钛酸钾的聚酰亚胺材料和直角倒角的纯聚酰亚胺材料碳化现象不太明显。扫描电镜显示,低气压下绝缘材料表面比标准大气压下的平滑,含有玻璃纤维和钛酸钾的聚酰亚胺材料表面均出现孔洞。标准大气压下,含有钛酸钾的聚酰亚胺材料电气强度最低,含有玻璃纤维的聚酰亚胺电气强度最高;低气压下,含有玻璃纤维的聚酰亚胺材料电气强度最低,厚度较小时,含有钛酸钾的聚酰亚胺材料电气强度略低于纯聚酰亚胺;高真空下,纯聚酰亚胺的绝缘性能最好。     

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。     

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。     

?40℃条件下油纸绝缘沿面局部放电特性及击穿特性

为研究寒冷条件下油纸绝缘的沿面放电特性,建立了能够模拟最低温度为?50℃的高压低温试验系统,采用具有强平行电场分量的沿面电场模型,对比研究了?40℃及40℃条件下油纸绝缘的局部放电特性及击穿特性。研究结果表明:?40℃下局部放电的起始电压和熄灭电压分别比40℃下时高约18%及12%;局部放电发展过程可划分为3个阶段,?40℃下每阶段的平均放电量均小于40℃下的平均放电量,?40℃下局部放电图谱有明显的非对称特征;?40℃下的击穿电压比40℃下低约16%,首次引入水活度的概念对击穿电压下降的现象进行了机制解释,认为降温过程中变压器油游离水会析出形成微小冰粒,这部分冰粒积聚在纸板表面加剧了电场畸变,从而导致了击穿电压下降。最后,根据试验结果给出了特高压变压器的低温绝缘设计及试验检测的建议。研究结果有助于进一步理解低温下油纸绝缘的放电机制。     

表层非线性电导盆式绝缘子表面电荷分布与沿面放电特性

盆式绝缘子表面电荷积聚是影响直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated transmission line,DC-GIL)电场分布与沿面闪络的重要因素,因此探究绝缘子表面电荷积聚机理并提出调控方法,进而改善绝缘子沿面电场分布具有重要意义。该文搭建缩尺直流GIL绝缘子试验平台,研究不同Si C质量分数(23.1%、37.5%、47.4%)的非线性电导涂层对直流电压、金属微粒附着和极性反转工况下盆式绝缘子表面电荷分布与沿面闪络特性的影响规律。结果表明：环氧基Al₂O₃绝缘子的表面电荷极性取决于气固侧电流密度博弈结果,具有显著的场强依赖特性;非线性电导涂层可以自适应调控直流GIL绝缘子的表面电荷与沿面电场分布,显著提高不同工况下的沿面闪络电压。该文的研究结果为高可靠性直流GIL绝缘子的研发提供了一种潜在的解决方案。     

空气中微秒脉冲沿面放电对环氧树脂表面特性影响研究

为了获得常压条件下绝缘支撑材料环氧树脂的沿面闪络特性,通过微秒脉冲下连续沿面放电对环氧树脂表面造成老化损伤,获得老化前后的环氧树脂沿面闪络特性数据。在脉冲电压幅值为18 k V、频率为100 Hz、电极间距为10 mm的情况下,对环氧树脂表面进行沿面放电老化处理,对不同放电老化时间下的表面形貌、粗糙度及水接触角进行测量,分析放电对材料表面的老化影响。结果发现,放电老化后环氧树脂表面疏松,且有大量突起颗粒形成,表面极易吸水。此外对老化前后的环氧树脂表面进行闪络实验,结果发现,表面闪络电压随老化时间出现先降低后升高的现象。相关实验结果及分析为研究环氧树脂的沿面耐压性能提供了一定的参数数据。     

绝缘操作杆表面状态与沿面放电关系试验研究

绝缘操作杆作为带电作业中重要操作工具,其是否处于良好的绝缘状态对确保带电作业人员和设备安全具有重要意义。本文通过不同测量方法检测绝缘操作杆表面存在的典型缺陷,通过电介质谱和沿面放电特性试验对高阻性缺陷检测的有效性进行验证。结果表明：在温度为25℃,相对湿度为68.1%的环境中,受潮状态下绝缘操作杆表面绝缘电阻值比干燥状态下绝缘操作杆表面绝缘电阻值下降了60.1%。干燥状态下绝缘操作杆的介质损耗角正切小于0.01。利用石墨模拟不同碳化位置对于沿面放电电压的影响,通过沿面放电试验得到,当两电极中存在贯通性缺陷时,沿面放电电压会严重下降。通过研究结果提出基于绝缘操作杆表面电阻或介质损耗特性的操作杆绝缘性能评估方法。     

不同电场下硅橡胶直流沿面闪络特性实验研究

为进一步探究聚合物绝缘材料的沿面闪络特性,搭建了沿面闪络实验平台,在不同电场下对硅橡胶(Si R)进行沿面闪络实验。通过图像处理技术及数值计算方法对沿面闪络光、电特性进行分析,探索并建立了沿面闪络光、电特性间的关联。结果表明:沿面闪络的光、电特性与电场分布有关。与稍不均匀电场相比,极不均匀电场下沿面闪络发光强度较低、放电通道分形维数较小;并且极不均匀电场下闪络电压较低,放电能量较小。沿面闪络的光、电特性存在一定关联。通常地,闪络电压、电流较大时,闪络通道的亮度较大且分布范围较广,沿面放电能量较高。因此,沿面闪络的光、电特性参数能够有效反映绝缘材料的沿面绝缘强度。     

直流短板污秽沿面放电辐射式发展模型

为了能够深入了解污秽沿面放电的机制,将电弧等效为带电粒子流,基于流体力学知识来研究电弧的发展规律。通过电弧受力分析和局部电弧头部流注长度随温度变化的计算,阐述电弧的发展和闪络形成过程。根据能量守恒定律,将电弧中带电粒子流的集体运动等效为一个可以产生辐射的阻抗,由此建立了电弧发展的电路方程模型,并且计算了污闪的临界电压、临界电流和临界电弧长度,然后将其与早期模型计算结果和试验值进行了比较。研究表明,所提出的模型计算结果与试验结果保持一致,并在预测临界闪络条件准确度上优于早期计算模型。通过引入电弧辐射常数解释了模型中所取实验常数的物理意义,深化了电弧特性的物理内涵。     

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...     

老化绝缘纸表面的沿面放电试验分析

在故障变压器检修及事故调查中发现,变压器内绝缘纸界面发生沿面闪络后会留下烧灼痕迹,对此分析了油纸绝缘界面沿面闪络的起因及影响因素。测量了在添加和不添加绝缘纸板条件下绝缘油的击穿电压和起始局放电压,分析不同热老化程度的绝缘纸沿面闪络电压和起始局放电压的变化规律。研究结果表明:添加新绝缘纸不会改变油间隙的电气强度,但是老化后的绝缘纸会大幅降低油间隙的沿面闪络电压以及起始局放电压,在老化过程中产生的大量水分子可能是导致上述试验现象的重要原因。     

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。