低气压方波电压下多电飞机电机绝缘局部放电研究

随着宽禁带电力电子器件与电机技术的发展,推进电机的比功率密度与容量大大提高,能够更好的满足多电飞机推进的需求,但极端环境条件(低气压、高温)与具有高d U/dt(快速上升、下降时间)的高频方波电应力更加容易引发局部放电(partialdischarge,PD),加速电机绕组绝缘材料的老化,导致电机系统失效。局部放电检测是衡量绝缘可靠性的重要手段,但与正弦电压下局部放电检测方法不同,具有高d U/dt的方波电压在上升沿和下降沿会引发强烈电磁干扰,极大地影响局部放电检测。为了解决此问题并研究低气压下多电飞机电机绝缘局放特性,提出基于特高频下混频技术和硅光电倍增技术的多电飞机推进电机绝缘局部放电联合检测方法,有效解决了高d U/dt方波下的电磁干扰问题。针对飞机实际运行工况,利用所提出的检测方法测量了不同气压下(低至20 kPa),施加方波电压时电机绝缘试样的局部放电特性,并与施加正弦电压的情况进行对比。分析了电机绝缘气–固复合绝缘的界面电荷弛豫过程,发现重复方波电压下界面弛豫电荷与局放残余电荷对瞬态电场的存在拮抗作用。提出了不同气压高d U/dt方波下局部放电起始电压的改进Paschen公...     

GIS中SF6气体泄漏光学检测新技术

介绍了3种可用于定位检测GIS中SF6气体泄漏的光学成像技术。这些技术能使操作者看到泄漏气体清晰图像,快速识别泄漏源;其远距离识别和瞬时检测能力使检测者可以快速大范围地扫描GIS,泄漏能被立即识别。相对于传统的非在线检测和其它在线检测技术来说,光学成像技术在SF6气体泄漏检测方面,是一个比较大的突破。     

一种新型脉宽自动调制高压直流电源的研制

在分析了各种直流高压发生器的工作原理的基础上,研制出了一种新型脉宽自动调制高压直流电源.该高压直流电源采用了逆变技术和脉宽自动调制技术,使电源输出的直流高压在电网电压波动的一定范围内保持不变,从而得到一个稳定的直流高电压.该发生器还具有输出电压在0～20kV连续可调、重量轻、体积小和便于携带等优点.     

预处理温度对高压直流电缆附件绝缘材料空间电荷的影响

采用电声脉冲法(pulsed electro-acoustic method,PEA)研究了经过不同预处理温度处理后的高压直流电缆附件绝缘材料——硅橡胶(silicone rubber,SIR)及三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)绝缘层的空间电荷分布。为分析导致此空间电荷积累不同的原因,采用拉伸性能测试和动态热机械分析(dynamic thermal mechanical analysis,DMA)研究了高压直流电缆附件绝缘材料化学分子结构的变化。实验结果表明,SIR材料经过150℃预处理后,硫化更充分、交联密度增加,从而使得绝缘层中的空间电荷量减少,因此SIR的预处理以150℃为宜;EDPM材料经过150℃预处理后,综合表现为解聚反应,从而使得绝缘层中的空间电荷量增加,因此EDPM预处理温度以80℃为宜。     

纳米SiO_2/LDPE复合介质的有限元数值仿真

纳米尺度下的界面结构是纳米复合材料的一个重要结构特征。建立了包含纳米颗粒、聚乙烯基质和界面层三相结构的复合介质仿真模型,在三维空间下对不同填充浓度的纳米SiO2/LDPE复合介质的极化电流和去极化电流进行了有限元仿真计算。为了验证这种三相模型的准确性,将仿真结果与实验结果进行了对比。结果表明,仿真电流和实验电流的整体变化趋势是一致的,尤其是在填充浓度比较低的情况下(小于1%wt),电流的起始幅值和随浓度变化的规律都和实验结果比较一致。但是仿真电流的衰减速率普遍比实验结果要小,尤其是当填充浓度比较大时(大于2%wt),两者相差较大。因此用这种三相模型来进行纳米复合介质的仿真计算是可行的,但是还需要进一步的完善。     

温度梯度对热刺激去极化电流测试的影响

热刺激去极化电流（TSDC）测试是分析电介质内部电荷输运特性和陷阱能级的重要方法。为了研究并改进热刺激去极化电流测试系统,分别测试了热刺激电流测试系统中两套不同结构电极的电极温度差和其相应的聚酯薄膜热刺激去极化电流,分析了试样温度梯度对测试结果的影响。结果表明上下电极结构的不对称将导致试样受热不均匀,在试样厚度方向产生...     

等温松弛法在三元乙丙橡胶绝缘电缆连接器的老化评估中的应用研究

本文采用等温松弛电流法测量了不同老化程度的电缆连接器绝缘的等温松弛电流,建立了基于界面极化理论的等温松弛电流模型,分析了老化引起的缺陷对总体的松弛电流的影响,定义了表征电缆连接器绝缘老化程度的参数——老化因子A,并且计算了不同老化程度的电缆连接器绝缘的老化因子。结果表明随着老化时间的增加,老化因子值也在增加。另外,基于ASTM E698标准测量了活化能,结果表明随着老化时间的增加,活化能减小,这与老化因子之间存在良好的对应关系,表明等温松弛电流法可对电缆连接器的绝缘老化程度进行有效评估。     

单因子老化中定子线棒等温松弛电流的研究

为研究电机定子线棒老化后的绝缘特性,制备了按实际线棒尺寸比例缩小的线棒试样,并对其进行了单独的热、电老化实验,后测量了不同老化程度线棒试样的等温松弛电流,并基于等温松弛理论研究分析了线棒绝缘内的陷阱分布变化。结果表明:线棒绝缘在冷热循环老化过程中存在"后固化"的现象,绝缘内陷阱密度先增加后减小;而在电老化过程中,试样绝缘内浅能级陷阱密度增加。根据不同极化过程对等温松弛电流的贡献,建立了定子线棒等温松弛电流的三阶指数衰减模型。研究表明,电机线棒老化的主要表现是环氧树脂和云母之间界面中缺陷的增加,而三指数衰减模型对等温松弛电流数据的拟合结果也足够准确。     

10 kV及以下电缆附件的数值计算和应力锥优化辅助设计

对电缆附件的复杂结构进行数值计算,并通过计算结果对应力锥形状进行优化设计,从而改善附件场强集中部分的电场分布,提高电缆附件的使用寿命。开发的软件包对不同的应力锥形状下的场强采用有限元方法进行计算并提供以下功能:画出任意电位的等位线;用不同颜色填充附件内部,通过颜色深浅显示场强大小;对附件内部任意一点提供用鼠标点击显示该点坐标、该点电位和该点场强;给出整个附件内部区域切向场强和径向场强的最大值和坐标值。     

特约主编寄语

绝缘电介质是保障电力装备安全可靠运行的基础.随着高端电力装备制造和新能源并网等领域的快速发展,电力装备的功能与应用场景不断拓展,绝缘电介质在电、热、力等多场耦合条件下的服役工况日益严苛,对绝缘电介质综合性能提出了更高的要求.绝缘电介质往往成为制约电力装备性能提升的"卡脖子"关键技术,然而目前高性能绝缘电介质的基础理论研...