纳米氧化铝对硅橡胶空间电荷特性的影响

为研究硅橡胶的空间电荷特性,开展了纳米氧化铝对硅橡胶空间电荷行为影响的试验研究。通过制备纳米氧化铝(Al2O3)改性液体硅橡胶,利用电声脉冲法(pulse electro-acoustic method,PEA法)测量了纳米氧化铝质量份数对硅橡胶空间电荷特性的影响规律。根据空间电荷消散过程计算了不同纳米氧化铝质量份数硅橡胶的陷阱深度,并分析了空间电荷对硅橡胶性能的影响机理。试验结果表明随着纳米氧化铝质量份数的提高,相同外加场强下,硅橡胶试品的空间电荷积聚量增加,撤压后消散也更为迅速,迁移率随纳米氧化铝质量份数的提高而增大,陷阱深度则随之逐渐减小。分析认为,空间电荷特性随着纳米氧化铝质量份数的增加而呈现变化归因于纳米界面效应导致的陷阱能级分裂,浅陷阱密度增大,从而使得硅橡胶中空间电荷积聚量减少,消散更为迅速。     

空间电荷对低密度聚乙烯电气击穿特性的影响

为解决聚乙烯用作电线电缆绝缘材料时所受空间电荷问题的困扰,采用在低密度聚乙烯(low density po-lyethylene,LDPE)试品上施加直流预电压使其中积聚一定量的空间电荷,然后测量试品击穿强度的方法,研究了空间电荷对LDPE击穿特性的影响。结果表明,与未经过预电压处理的LDPE的击穿强度相比,在经过较低场强(50 kV/mm)预电压处理后,预电压与击穿电压极性相同时击穿强度提高了约9%,极性相异时击穿强度降低约14%;而经过较高场强(150 kV/mm)预电压处理后,预电压时LDPE中出现空间电荷包现象,预电压后同极性击穿强度提高约19%,而异极性击穿强度反而上升约16%。分析认为空间电荷包在LDPE中的运动导致了部分空间电荷的中和,使得空间电荷积聚量减少,同时LDPE中可能的缺陷得到了一定程度的老炼而使介质得到了均匀化,从而使LDPE的击穿强度得到了提高。     

油纸绝缘介质的空间电荷积聚与消散特性

油纸材料的绝缘问题在换流变压器、直流套管、直流电缆等高压大型直流设备大量应用的情况下显得十分突出。为探讨高压直流设备绝缘的最主要问题—空间电荷效应,应用电声脉冲法(PEA)对油纸绝缘材料的空间电荷特性进行了研究。有关外加场强对油纸材料中空间电荷积聚情况的影响和在较高场强下油纸材料的击穿破坏与空间电荷关系的研究结果表明:①低场强下油纸材料中空间电荷以电离产生为主;而在较高场强下,先后在阴极和阳极产生了同极性载流子注入。②相对于聚乙烯而言,由于油纸材料的电导率较大,材料内的空间电荷在外加电场撤去后很快消散。③空间电荷的注入和运动会导致油纸材料的劣化和破坏。油纸材料中的空间电荷快速消散现象有利于直流设备在极性反转条件下的运行,为阐释油纸绝缘良好的长期性能提供了有重要意义的试验依据。     

聚乙烯微观形态及表面形貌对其空间电荷包特性的影响

聚乙烯的热压冷却条件会显著影响聚乙烯的微观形态,而聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料而可能形成附生结晶层,从而具有不同的表面形貌,为探讨它们对空间电荷特性的影响,使用不同的基底材料制备了不同表面形貌的聚乙烯试样,研究了聚乙烯不同表面形貌的形成过程及其显微特征。利用不同的降温速率得到了两种表面形貌下不同微观形态的试样,结合微观形态对不同表面形貌的聚乙烯进行了空间电荷测量分析,在高场强下进行了其空间电荷包特性的研究,发现微观形态和表面形貌对聚乙烯的空间电荷包的极性、运动特性等都具有重要的影响。     

变压器现场局部放电缺陷查得及原因分析

局部放电测量技术作为检验电气设备内部绝缘好坏的有效手段得到越来越普遍的应用。采用“多端测量,多端校正”及电气一超声联合测试,可准确发现并确定现场安装后的电力变压器内部存在的缺陷及其位置。试验结果表明,在现场进行电力变压器的局部放电试验,对提高安装质量,防止设备损坏及保证电网的安全运行将会起到积极的作用。     

转轮法试验中硅橡胶合成绝缘子损坏现象的研究

转轮法即将成为IEC合成绝缘子正式标准中的试验方法。为研究转轮法对硅橡胶合成绝缘子的筛选能力,以及不同试品参数对试验结果的影响,中对不同成分配方、不同伞型的硅橡胶合成绝缘子进行了交流电压下的转轮法试验,并分析了试验中试品失效的原因,试验结果表明,转轮法对试品的材料性能和设计缺陷都有一定的筛选能力,并能在一定程度上重现合成绝缘子的现场运行情况。此外,试品伞型对试验结果也有一定的影响。     

合成绝缘子悬挂方式对雷电冲击特性影响

试验研究了合成绝缘子并联和V型悬挂方式对耐雷电冲击特性的影响并运用有限元软件计算了绝缘子串周围电场分布,结果表明并联绝缘子串间击穿电压较单串时低,而型串的影响很小。认为绝缘子串悬挂方式对绝缘子串之间电场分布变化的影响是造成击穿电压变化的原因。     

特高压直流换流变压器的研制

长期运行换流变压器中老化油纸绝缘界面处的沿面闪络现象将危及设备和电网的安全。在研究交直流复合电压作用下老化油纸绝缘的闪络特性时,发现老化油纸试样在较高幅值直流电压预压的过程中突然出现沿绝缘纸板表面闪络的现象。为此针对直流电压分量和老化程度对交直流复合电压下油纸绝缘的闪络特性影响进行了研究,并基于电子触发极化松弛理论,结合空间电荷特性、老化油纸绝缘的表面形貌、老化产物对产生该现象的机理进行了探究。研究认为诱发直接闪络的主要是由于在直流电场作用下老化后绝缘纸板中空间电荷总量急剧增加,同时老化绝缘纸板表面形貌畸变电场,弱极性及酸性老化产物等因素的综合影响致使载流子迁移运动加快,进而加剧了对老化油纸绝缘空间电荷平衡状态的扰动和破坏,最终引发直流预压过程中沿绝缘纸板表面的闪络现象。

     

充油密封容器内电弧对燃弧压力产生特性的影响

变压器在超、特高压输电系统中占有重要地位,变压器油箱内部电弧放电产生的过压使得变压器爆燃发生成为可能,严重威胁电网的安全稳定运行。为了探究大电流条件下电弧特征参量对燃弧故障压力产生过程的影响规律,基于自主建立的首个变压器网侧升高座电弧故障真型模拟试验平台,开展了不同油箱模型、电弧电流与电极间隙等条件下电弧故障真型模拟试验。实现了对升高座筒体上压力数据的采集,获得了不同电流与电极间隙距离的升高座内部压强时域变化曲线。基于试验研究,揭示了大电流下电弧特征对故障燃弧放电压力产生影响的物理机制,提出了升高座内部压力峰值与电弧放电功率之间的关联数理模型,给出了升高座防爆设计的试验和理论依据,推动了变压器防爆设计技术的发展。     

B2O3和Al2O3共同掺杂ZnO压敏陶瓷的性能

研究了B₂O₃(B)和Al₂O₃(Al)共掺杂对ZnO压敏陶瓷电学性能和微观结构的影响。结果表明,共掺杂B和Al的ZnO压敏陶瓷,具有低泄漏电流、高非线性和低剩余电压等优良电性能。B和Al的掺杂率为3.0%(摩尔分数)和0.015%(摩尔分数)的ZnO压敏陶瓷,其最佳样品的电参数为：击穿电压E_{1 mA}＝475 V/mm;泄漏电流J_L=0.16 μA/cm²;非线性系数α=106;剩余电压比K = 1.57。