固体绝缘材料表面电荷特性的研究进展

固体绝缘材料在电气、航空航天等领域得到了广泛应用,积聚在气体-固体或真空-固体交界面处的表面电荷被认为是导致电场畸变、造成固体材料表面绝缘性能下降的重要因素,因此成为研究者关注的热点问题之一。论文总结了近年来固体绝缘材料表面电荷特性的相关研究,分别从测量方法、反演算法、电荷积聚和消散规律及机理、表面电荷对材料绝缘性能的影响及表面电荷的调控方法这5个方面对表面电荷特性的研究现状进行评述,并对后续的研究给出了建议,旨在为今后固体绝缘材料表面电荷的相关研究提供参考。     

严寒地区高校浴池改造优化设计

近年来国家对公共机构节能极其重视,高校浴池作为各大学校园中不可或缺的场所,也是公共机构的一部分,具有着人流密集、用能量大、能源浪费严重等特点。通过对沈阳某高校浴池改造前相关参数的分析,掌握浴池用能状况,设计该浴池改造的优化方案。运用毛细管网、浴室废气回收及相变水箱三种技术手段大幅提高浴池余热利用效率,为严寒地区高校浴池余热利用改造项目提供新思路。     

表面电荷对典型聚合物绝缘材料直流闪络电压的影响

积聚在聚合物绝缘材料上的表面电荷是导致电场畸变、诱发沿面闪络的重要原因。研究表面电荷对聚合物绝缘材料沿面闪络电压的影响,对于保障电气设备的绝缘安全具有重要意义。选取聚四氟乙烯、环氧树脂和硅橡胶为试样,通过针–板电极向试样表面注入电荷,采用静电电位计测量表面电荷密度,分析表面电荷积聚、衰减特性。测量有、无表面电荷及电荷衰减过程中不同时刻的直流闪络电压,计算表面电荷对闪络电压的静态和动态影响指数Lindex和Sindex,评估表面电荷对闪络电压的影响。结果表明:充电完成时表面电荷对各材料闪络电压的影响程度为:环氧树脂硅橡胶聚四氟乙烯;表面电荷衰减期间其对各材料闪络电压的影响程度为:硅橡胶环氧树脂聚四氟乙烯。     

一种基于石墨注入的高压电缆缓冲层修复方法研究

近年来，高压电缆缓冲层烧蚀故障频发，为解决这一问题，本研究建立XLPE电缆仿真模型，研究不同电阻率下缓冲层的电场分布特性；基于故障机理提出了缓冲层修复方案与全套现场修复工艺，分别对长度为1.2 m和6 m的220kV高压交联聚乙烯故障电缆进行修复试验，并从接触电阻与电容电流两个角度对修复效果进行评价。结果表明：随着缓冲层体积电阻率的升高，缓冲层与铝护套之间电场畸变严重，极易引发局部放电，从而引起电缆故障；而随着缓冲层体积电阻率的下降，缓冲层与铝护套间的电气连接逐渐恢复，电场分布趋于均匀。注入导电修复介质后，缓冲层与铝护套之间的电阻下降幅度可达41.67%，表明缓冲层与铝护套电气连接性能得到恢复。     

介观尺度结晶形貌对XLPE电缆绝缘击穿特性影响研究

为了研究XLPE材料的介观尺度结晶形貌对其交流击穿特性的影响并分析其作用机理,通过控制样品在降温结晶过程中的降温速率,制备得到了具有不同结晶形貌的XLPE试样。同时,通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对试样的结晶结构与形貌进行了表征和观测,并使用宽频介电谱仪、三电极系统和交流击穿系统对其介电性能进行测试。最后,结合仿真模拟的手段对试验结果进行验证及机理分析。结果表明：减小降温速率可以延长结晶时间,使分子链规则排列堆叠形成大尺寸球晶,晶区面积占比较高且结构相对完善。结晶结构的完善使XLPE试样的相对介电常数小幅上升,电导率降低,击穿强度及其稳定性显著提升。仿真与试验结果相一致,介观尺度下试样内部完善的结晶形貌降低了球晶间的电场畸变程度,抑制了局部放电与击穿的发生。     

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。     

高压XLPE电缆缓冲层故障研究现状综述

在分析缓冲层材料特性的基础上,论述国内外有关缓冲层故障的研究现状,并为未来研究提供改进建议。综述性研究表明：放电是引起缓冲层烧蚀故障的直接原因,而电缆受潮是此类故障发生的必要条件。长期受潮会加速白粉的形成,并导致缓冲层电阻率升高。当铝护套与绝缘屏蔽层间存在气隙时,缓冲层电阻率升高、白粉的形成与过电压的冲击会使气隙内局部场强超过击穿场强,最终导致放电烧蚀。全文综述结果总结缓冲层故障成因,并在此基础上提出相应的调整建议,可以为缓冲层故障防范提供参考。     

湿度对不同电场类型下电缆缓冲层局部放电特性的影响

依据电缆缓冲层结构,搭建了湿度环境可控的电缆缓冲层局部放电测试平台,设计了3种典型缺陷模型,采用脉冲电流法进行局部放电测试.结果表明:湿度变化对局部放电图谱几何形状影响较小,但对局部放电特征参数影响较大.随着湿度的增加,3种模型下的放电幅值均呈现先减小后增大的趋势.相同湿度与电压下,针板系统内局部放电活性高于其他模型,其在电压为180 V、湿度为90％时,最高脉冲幅值可达770 mV.