基于密度泛函理论的SF_6分解组分在ZnO(0001)吸附及传感性能研究

基于第一性原理密度泛函理论探讨了四种典型SF_6分解组分(SO_2,SOF_2,SO_2F_2以及H_2S)分别在ZnO(0001)表面上的吸附以及传感性能。计算并比较了不同气体吸附所产生的吸附能、吸附距离、电荷转移、差分电荷密度,并通过能态密度计算探讨了气体分子与表面的化学相互作用。结果显示,四种气体分子均能与ZnO(0001)表面产生较强的化学吸附作用。除了SO_2分子在吸附后还保留本身的分子结构外,其他三种分子均发生了不同程度的分解。SOF_2与SO_2F_2表现为S-F键断裂而H_2S表现为S-H键断裂。虽然计算结果显示ZnO(0001)表面对四种组分均有较强的吸附以及气敏性能,但因为较大的吸附能及气体的分解,ZnO对组分的恢复性能有待提升。本文能为基于ZnO及其改性材料的气敏传感器检测SF_6分解组分提供理论基础及指导。     

基于第一性原理的金掺杂石墨烯对SF_6分解组分的气敏分析

六氟化硫(SF_6)分解组分检测是诊断气体绝缘设备早期潜伏性绝缘故障的最佳方式之一,通过发现早期潜伏性故障可以有效避免突发性事故的发生。功能化石墨烯作为气敏材料在传感器方面展现了良好的应用前景。因此,该文基于第一性原理计算分析了功能化石墨烯基材料即Au原子掺杂石墨烯对SF_6分解组分SO_2F_2、SOF_2、SO_2和H2S的气敏响应特性。理论计算了分解组分的分子吸附能,净电荷转移量,电子态密度,Mulliken电荷布居数,自旋磁矩,最高已占轨道,最低未占轨道等一系列表征气敏响应特性参量。结果表明:SO_2F_2、SOF_2和H2S三种特征气体在Au掺杂石墨烯(金掺杂石墨烯)表面的吸附为较强烈的化学吸附效应,作用强度SO_2F_2H2SSOF_2,而SO_2在Au掺杂石墨烯表面的吸附作用介于物理吸附效应与化学吸附的临界状态。金掺杂石墨烯对SO_2F_2表现出良好的选择性和较高的灵敏性。仿真所得Au掺杂石墨烯对SF_6分解组分气敏响应特性结果,对实验探究用于SF_6绝缘设备的Au掺杂石墨烯气敏传感器具有重要指导作用。     

盐酸–磺基水杨酸复合沉积的聚苯胺传感器吸附H_2S和SO_2的气敏性能

H_2S和SO_2是气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内部的绝缘缺陷引起局部放电时,绝缘气体SF_6分解生成的典型特征气体。通过监测这些放电分解产物,能为监测GIS设备的运行状态提供关键信息。该文基于质子酸沉积的聚苯胺基气敏材料的优越性能及其在气敏传感器领域的广阔应用前景,利用化学氧化聚合法合成了盐酸和磺基水杨酸复合沉积的聚苯胺气敏传感器,并通过傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等表面表征方式评估了制备的气敏基底,继而测试了此传感器对10~100μL/L浓度范围的H_2S和SO_2的气敏响应程度、响应时间、重复性和稳定性等关键参数。结果表明,复合沉积的气敏传感器对10~100μL/L浓度范围的H_2S和SO_2具有良好的敏感度,且敏感度与气体浓度呈现较为理想的线性关系;此外,该传感器还具有优良的长期稳定和热稳定性能。因此,所制备的复合沉积聚苯胺材料为研制室温下监测GIS设备内H_2S和SO_2的实用型敏感器件奠定基础。     

锐钛矿型(101)晶面吸附SF_6局部放电分解组分的气敏机理分析

气体绝缘组合开关(GIS)内部的局部放电会导致绝缘气体SF_6分解,生成多种特征气体。通过检测特征气体的成分和浓度能够及早发现GIS设备内部潜伏性绝缘缺陷,在设备绝缘状况恶化前提前预警,避免突发性故障发生。作为气敏传感领域的研究热点,TiO_2纳米管在GIS故障气体监测领域应用前景广阔。该文从微观层面上研究TiO_2纳米管气体传感器的气敏机理。利用Materials Studio软件仿真计算了锐钛矿型TiO_2(101)晶面的完美晶面、缺陷晶面以及Pt掺杂晶面对特征气体SO_2、SOF_2、SO_2F_2的吸附参数,理论分析了气体分子与晶面的作用过程,建立起晶面导电性能与气体分子吸附的联系。此外,通过气敏实验研究了本征及Pt掺杂TiO_2纳米管传感器对SO_2、SOF_2、SO_2F_2的气敏响应,并基于仿真结果解释实验现象,完善了TiO_2纳米管的气敏机理,为制备GIS设备局部放电监测的气敏传感器奠定了基础。     

基于紫外吸收光谱与最小二乘法的SO2、H2S与CS2混合气体定量检测

SO_2、CS_2和H_2S作为绝缘气体SF_6的重要分解气体,它们的种类和含量对SF_6气体绝缘设备的诊断具有重要意义。文中提出了一种紫外吸收光谱法和最小二乘拟合联用的方法用于SF_6分解气体的3组分混合气体定量检测。在实验过程中,发现较高体积分数的SO_2和CS_2对较低体积分数H_2S的体积分数计算存在干扰并且干扰的程度大小与两种气体的体积分数呈正相关。因此,文中获得了干扰气体体积分数较高时H_2S体积分数计算的修正公式,可以实现3种气体的准确定量检测,SO_2和H_2S检测范围为1～10μL/L(part permillion),CS_2为30～300μg/m L(part per billion)。文中提供了一种简便高效的检测方法,方便集成于检测设备中,为SF_6绝缘设备在线监测提供了技术支撑。     

SF_6电气设备绝缘故障诊断用SO_2、H_2S气体传感器研究进展

在SF_6电气设备中,不同类型绝缘故障会导致SF6产生不同的分解产物,这些产物在体积分数、生成速率等方面有明显差异。这其中,SO_2和H_2S作为故障类型的典型气体标志物,通过对其体积分数及体积分数变化进行检测和监测便能够判断出绝缘故障的类型与严重程度。文中主要对高灵敏SO_2和H_2S气体传感器的最新研究进展进行了综述分析,包括材料选择、工作温度优化及选择灵敏度提高等关键因素;并对目前研究存在的问题进行了评论分析。最后,文章指出了SF_6电气设备绝缘故障检测用SO_2和H_2S气体传感器需要解决的问题和未来研究发展的方向。     

利用SF_6分解产物及气相色谱分析断路器故障

目前SF_6气体分解物检测在电气设备故障分析中应用比较广泛,而由于新气中含有一定量的CF4含量,所以分析重点一般集中于H_2S、SO_2、HF、SO_2F_2等几种特征气体组分含量。本文将SF_6分解物测试与气相色谱分析相结合的方法应用于一起110kV SF_6气体断路器的故障诊断,结果表明除了对SF_6气体中SO_2、H_2S及HF等特征气体测试外,增加对CF_4含量组分的分析,可判断SF_6断路器内部固体绝缘情况,可确诊传统电气手段、单一分析分解产物不能发现的设备缺陷,确保设备安全运行。     

二硫化钼传感器对于绝缘介质特征分解气体的敏感特性研究

在放电、过热故障影响下,电气绝缘介质(SF_6、绝缘油)会分解出一系列特征气体。通过气体组分分析,可以评估电力设备的运行状态。文中基于水热法合成了层状二硫化钼(MoS_2)并组装气体传感器,分析了对于硫化氢(H_2S)、二氧化硫(SO_2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH_4)、乙炔(C_2H_2)和氢气(H_2)6种绝缘介质特征分解气体的敏感特性。相比较于3种商用传感器严重的交叉敏感现象,MoS_2传感器对H_2S表现出特异选择性。对于绝缘油分解气体(CO、C_2H_2、H_2、CH_4),MoS_2传感器仅对CO具备敏感特性。MoS_2传感器检测H_2S和CO重复性表现优异,在5次循环测试中,响应值波动范围分别不超过6.43%和5.95%。体积分数实验结果也表明,在H_2S和CO体积分数小于50μL/L时,MoS_2传感器的线性度(9.26%、0.62%)表现良好。此外,传感器对H_2S和CO混合气体表现出协同吸附作用,且随着混合气体中H_2S体积分数增加(10、30、50μL/L),响应值波动受CO体积分数影响越小(6.74%、4.94%、3.47%)。因此,MoS_2传感器在绝缘介质特征分解气体检测领域具有广阔的应用前景。     

TiO2掺杂石墨烯对SO2气体的气敏特性研究

气体绝缘开关设备(GIS)放电过程中产生的SO2组分,与放电故障类型和严重程度具有密切关系.探究具有优异气敏检测能力的SO2气敏传感器,可为在线监测GIS放电故障提供检测基础.基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,首先,优化了不同数量TiO2在石墨烯表面的掺杂结构,获得最优化掺杂结构;其次,让SO2气体分子以不同方式靠近本征石墨烯,计算分析SO2气体分子在TiO2-graphene表面的吸附结构、吸附能和电荷转移;最后,对比分析气体吸附前后体系的总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS),探究SO2与TiO2掺杂石墨烯结构之间相互作用机理.研究发现,两个TiO2掺杂具有最优掺杂结构,对单个和双SO2气体分子均具有良好的吸附性能且都为化学吸附.因此,基于TiO2掺杂石墨烯材料的气敏传感器在GIS放电分解组分检测与故障诊断领域具有良好的应用前景.     

碳纳米管传感器吸附机理及对SF_6分解组分检测应用综述

碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)作为一种新型的气敏材料,具有孔隙率高、比表面积大和结构中空的特性,在气敏传感器领域备受青睐。其气敏特性不仅体现在对于特定气体的优良响应特性,更在于对不同气体种类和浓度的识别能力。该文综述了碳纳米管传感器的气体吸附机理,及其在检测电力系统气体绝缘开关设备中六氟化硫(sulfur hexafluoride,SF_6)分解组分领域中的应用。总结了其作为气体传感器对各种分解组分的实验检测和理论计算结论,分析对比了不同类型传感器在检测过程中所具有的优势和不足,提出了碳纳米管传感器在检测SF_6分解组分方面的研究趋势。     

地震灾害下变压器的损毁情况及对策研究

归纳了地震灾害下变压器的三种主要损毁形式,从设备选型、安装和运行维护方面提出了提高变压器抗震性能的措施,进而从变压器的内部结构、变压器套管、变压器整体与基础的连接及变压器油箱外部易损附件四个方面提出了变压器抗震设计应注意的问题。     

基于图像法稳瞄精度的检测方法研究

针对稳瞄惯导一体化系统在动态情况下,用人眼去判读它的稳瞄精度的实时性和准确性都比较差。为了解决此问题,提出了一种基于DSP+FPGA的图像检测技术的检测稳瞄精度的方法,并结合图像处理实现了对目标的高精度判读且可以计算目标在各帧图像中的坐标,从而达到了对稳瞄精度检测的目的。结果表明:检测精度可达到0.05mrad;整个实时检测系统具有良好的稳定性,能同时适用于实验室和靶场环境。     

基于单片机控制的恒流源的设计

介绍一种用于场强机的智能化 2 0 0V/ 1 0A恒流源的设计过程。该恒流源采用 51系列单片机控制 ,设计中采用了改变D/A变换器基准电压的新方法 ,校正了由于铁磁质的非线性而引起的误差 ,提高了输出的精度。     

风力发电在渭河堤防工程的开发展望

渭河横贯关中腹地,风力资源丰富,风能是一种环保的可再生能源。渭河堤防全线贯通,为开发利用河道风力优势提供了方便。发挥渭河流域河道堤防潜能,建立风力发电场,将风能转化为电能,可提升河道的经济能效,美化沿岸环境,促进周边城市的旅游发展和经济发展。     

铅酸蓄电池使用后PE隔板上白色物质的分析研究

本文利用X射线衍射、电子扫描电镜、红外光谱等技术,对使用后隔板上生成的白色物质进行了充分表征,证明此白色物质为PbSO4晶体。利用交流阻抗技术对使用前后的隔板进行了比较,发现使用后隔板的不同部位阻抗值不同。结合表征结果,认为坚硬的PbSO4晶体在特定机械碰撞情况下可刺破隔板,产生瞬间大电流,在氢气和氧气存在下可引起爆炸等事故的发生。     

基于单片机晶振的守时研究

为了简化天文观测守时设备,利用普通晶振和51单片机计数器实现了1个守时时钟,通过单片机串口向外输出秒脉冲和时间.以高精度的计算机64位计数器时间作为准确时间,对该时钟的稳定性进行分析.通过对近25个h时间比对数据的分析,得出以下结论:该时钟秒钟速非常稳定,变化不超过0.5 μs;24个h的小时钟速互差不超过1 ms;经...     

杂质对化成过程影响的初步研究

讨论聚合物锂离子电池在化成时出现充电异常的主要影响因素。通过实验表明:在生产中残留在电池中的DBP、CH3OH、H2O是造成电池化成过程充电异常的主要杂质并可能影响SEI层的性质。     

包带张力的试验研究

本文通过模拟试验装置,测出大型水轮发电机条式线圈绝缘带包扎过程中的包带张力,为条式线圈绝缘性能的研究和恒张力包带机的研制提供了依据.     

二次负荷对CVT计量误差的影响

CVT二次负荷的增大使二次回路的电流和电压降明显增大 ,严重影响计量的准确性。测试表明 ,减少计量二次回路电流可使CVT的二次回路压降同样程度的减少。因此 ,降低CVT的二次负荷 ,特别是降低计量回路的二次负荷可有效减小CVT的二次回路压降及所致的计量准确性下降 ,避免系统少计电量 ,经济效益显著。     

内部熔丝隔离试验方法探讨

根据IEC标准和国家标准对电力电容器用内部熔丝隔离试验的要求,指出了现行试验方法中存在的不足之处。提出了一种新的试验方法,经实际验证表明具有符合标准、符合产品运行实际且简单易行的特点。