核电站电缆绝缘的研究现状与展望

电缆作为核电站的“血管”和“神经”,是保障核电系统安全运行的重要电力装备。论文系统梳理了核电站电缆绝缘领域的研究进展,分析了绝缘材料在核电站强辐射、高温等极端环境下的劣化失效机理,探究了由辐照引起的物理、化学变化对材料机械和电学性能的影响;探讨了提升电缆绝缘耐受极端环境的改性方法,介绍了纳米颗粒的阻氧效应对材料耐辐照性能的提升;并且分析了核电缆的检测与评估技术发展现状,介绍了宽频阻抗谱法和介电谱法两种无损检测技术;最后,展望了核电缆领域的未来研究方向,未来还需要进一步进行核辐射、高温、LOCA等极端环境下的研究,确立有效提升耐候性的物理、化学改性方法,并且发展非侵入式、非破坏性的检测与评估技术。论文将为服役于核电站极端环境中电缆的绝缘设计、生产和运行维护提供参考。     

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。     

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。     

机械拉伸对聚丙烯绝缘空间电荷与击穿特性的影响研究

为研究机械拉伸对聚丙烯热塑性电缆绝缘空间电荷与击穿特性的影响,采用等温结晶方法制备具有不同结晶形貌的聚丙烯(polypropylene,PP)绝缘样品,研究不同拉伸率的PP绝缘样品直流电导、空间电荷与击穿特性,并对拉伸前后材料微观结晶形貌进行表征,分析机械拉伸下结晶形貌变化对电气性能的影响机理。结果表明：机械拉伸形变将导致PP绝缘电导率提高、空间电荷积聚量增多,以及直流击穿场强显著降低。相比于等规聚丙烯绝缘,等规聚丙烯/间规聚丙烯共混绝缘具有较高的断裂伸长率,在相同拉伸率情况下空间电荷密度较低,击穿场强提高。通过控制等温结晶时间可调控结晶度和结晶形貌,改善绝缘抗冲击性能,抑制拉伸条件下空间电荷注入,提升绝缘击穿场强。研究表明,机械拉伸应力导致球晶出现形变甚至破坏现象,晶区–非晶区界面形成缺陷,是导致绝缘空间电荷注入加剧、击穿性能显著下降的根本原因。     

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。     

聚乙烯/氮化硼高导热复合材料的耐电弧性和介电性能

聚乙烯是一种重要的绝缘材料,但较低的热导率限制了其进一步应用。向聚乙烯基体中添加高导热无机颗粒可有效提高复合材料整体的热导率,同时会对其耐电弧性和介电性能产生影响。鉴于此,分别以微米氮化硼和微纳米混合氮化硼颗粒作为填料,制备了不同填料质量分数的两类聚乙烯/氮化硼复合材料。除了对各复合试样的热导率进行测量,还通过高压电弧起痕实验分析了各试样热导率对其耐电弧性的影响,最后对各试样的相对介电常数和交流击穿强度进行了评估。结果表明:当氮化硼填料的质量分数由0增加至40%,复合试样的热导率不断增大,耐电弧性随之增强。但是基体中填料质量分数较高时(20%),复合试样的相对介电常数明显增大、交流击穿强度显著下降。此外,基体中填料的质量分数相同时,微纳米混合氮化硼颗粒填充的复合试样具有更优异的导热性能、耐电弧性和介电性能。     

气体绝缘输电管道用环氧树脂/氮化硼高导热复合材料表面电荷动态特性

大容量气体绝缘管道输电(GIL)运行过程中产生的温升问题会加速环氧树脂绝缘子老化,温度梯度下绝缘子表面电荷行为也与沿面闪络密切相关。为解决上述问题,制备了环氧树脂/氮化硼(EP/BN)高导热复合材料,研究其在加热至60oC再散热不同时间下针板电晕后的表面电荷动态特性。结果表明:在相同温度下,试样表面电荷消散速度随着BN含量的增加而先减慢后加快,起始表面电荷密度先升高后降低;对于同一种试样,随着散热时间的增加,表面电荷消散速度变慢,起始表面电荷密度升高,且通过陷阱能级分布特性发现,试样的深、浅陷阱能级均变低,深陷阱密度增大,浅陷阱密度减小,且BN掺杂含量越高,该分布特性越明显。     

换流变压器阀侧套管油纸绝缘研究现状

换流变压器作为连接高压直流输电系统交流侧和直流侧的关键设备,其阀侧出线装置可靠性直接关系到电力系统的安全稳定运行。油纸绝缘作为阀侧出线装置的主绝缘,长期受到交/直流复合电场以及极性反转等复杂工况的影响,在受到电场、热场以及机械应力等多场耦合作用下易发生绝缘劣化积累空间电荷,而油纸绝缘介电参数和电导参数的不匹配也将使得界面电荷积累严重,导致沿面闪络或绝缘击穿,这也是目前换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘结构发展面临的严峻问题。本文综合国内外研究现状论述了换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘研究进展,分析了油纸绝缘在不同环境工况下电荷行为、局部放电和击穿特性,探讨了电场、温度、水分、老化等因素对其的影响,并对绝缘纸改性进行论述,展望了未来换流变压器阀侧出线装置油纸绝缘结构改性的发展趋势。这些研究成果的总结能为油纸绝缘材料的发展、改善提供参考和借鉴。