交联聚乙烯（XLPE）具有优异的机械、热力学及绝缘性能,被广泛用作电力电缆绝缘材料。然而,XLPE是热固性塑料,电缆退役后绝缘难以循环再利用。另外,XLPE生产过程产生的副产物也会影响电缆的性能,不利于工人的健康。以上因素都是推动发展热塑性电缆绝缘的动力。本文介绍了电力电缆对绝缘材料电气特性的基本要求,总结了低密度聚乙烯（LDPE）、高密...
直流输电已经成为电网建设的关键环节,高压直流电缆是直流输电的关键电力设备。然而,直流电缆料与屏蔽料被国外企业长期垄断,我国不能大规模批量生产质量稳定可靠的高压直流电缆用绝缘料,因此现阶段急需研发具有我国自主知识产权的新型高端电缆料以提升电力设备的国产化率。按照技术需求、研发路径和发展设想三个方面全面综述了高压直流电缆料的...
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...
交联聚乙烯（XLPE）绝缘材料电热老化产生的气体会在电缆绝缘层产生局部高气压,为了研究不同温度下气压对电缆电树枝发展特性的影响,以XLPE短电缆为样品搭建试验系统,研究了不同温度下气压作用在绝缘层内壁时电缆电树枝的生长规律及其局部放电特性。分析实验结果可知：低温下XLPE处于玻璃态,局放初期材料保持了良好的机械性能,气压的升高对局放...
为认识在不同温度下交联聚乙烯（XLPE）电缆受机械应力作用对水树生长的影响,研究了XLPE薄片样本在低温和高温下受机械应力作用时其中的水树生长特征并进行了理论分析。对两组XLPE样本分别采用冷/热扎孔两种方式制造针孔缺陷,并对两组样本进行加速水树老化实验,利用光学显微镜观测老化样本中的水树形态和尺寸。此外,分别利用偏光显微镜和红外光...
为提高商用直流电缆料高温下的绝缘性能,向商用直流电缆料添加不同质量分数的纳米MgO粒子,制备了MgO/XLPE纳米复合介质,并测试了试样在不同温度下的正、负极性直流击穿场强、空间电荷分布以及电导率。结果表明：添加纳米MgO粒子能显著提升直流电缆料正、负极性直流击穿场强,添加质量分数为0.1%和0.5%的纳米MgO粒子能减小温度对电导率和空间电荷...
高压直流塑料电缆是直流输电系统的关键装备,作为其重要连接环节的直流电缆附件由于介质的不连续性,容易产生界面电荷积聚,威胁电缆输电系统安全。为此,通过设置界面特性相关的表面态、界面势垒和载流子迁移率等参数,利用双极性载流子输运模型仿真研究了不同界面条件下空间电荷在乙丙橡胶（EPDM）/低密度聚乙烯（LDPE）双层介质中的注入和输运特...
使用电压稳定剂能有效提高交联聚乙烯（XLPE）材料的耐电树枝性能,有利于提高XLPE绝缘高压电缆的使用寿命和电压等级。为了研究电压稳定剂对XLPE交流绝缘性能的影响,选取光稳定剂UV–531、光引发剂ITX、苯偶酰和茴香偶酰4种芳香族化合物作为电压稳定剂,熔融共混到聚乙烯中制成含有电压稳定剂的XLPE材料,以纯XLPE为参照,测试了不同电压稳定剂对XL...
随着电力电缆的广泛应用,由电树枝化导致的电缆绝缘失效问题得到了人们越来越多的关注。以交联聚乙烯（XLPE）和纳米Mg O掺杂的交联聚乙烯（Mg O/XLPE）为研究对象,研究了这两种材料在20-80℃下的周期性直流接地电树枝和交流电树枝特性。实验结果表明：两种材料中的周期性直流接地电树枝呈枝状,对应的分形维数接近1,交流电树枝呈丛状,对应的分形...
为深入研究分析不同运行负荷条件下交联聚乙烯（XLPE）挤出绝缘高压直流电缆绝缘层温度梯度对空间电荷和电场分布的影响,综述了现有直流电缆试验标准及评估方法,并介绍了高压直流电缆全工况运行考核控制系统和全尺寸电缆空间电荷测量系统的研制过程,以及均匀温度和不同绝缘层温差条件下某高压直流电缆及附件样品考核试验和空间电荷测量结果。该...
与单回输电线路相比,特高压交流（UHVAC）同塔双回输电线路具有扩大输电容量和减少输电走廊的优势,但在运行过程中受到外力（如大风、脱冰）作用时,更容易产生相间闪络、碰线等事故。为此,利用清华大学自主研发的3自由度多档导线–绝缘子体系非线性仿真模型,针对1 000 k V特高压交流同塔双回输电线路进行了导线动态力学仿真计算,研究了3种严重脱...
绝缘子表面在自然条件下会积累不同种类的污秽成分,而其中绝大多数属于可溶物,并且不同可溶物对绝缘子污闪的影响存在差异。为此,以LXY4-160型标准悬式玻璃绝缘子为试品,依次用氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸镁、硫酸镁、硫酸钙这8种可溶物对绝缘子染污,开展了大量的人工污秽试验,得到了不同可溶物的溶解特性及其污闪特性规律。...
山地河流地形处接地网接地电阻测量时测量电极布置位置对测量结果影响显著。为此,在传统垂直3层土壤结构等效模型的基础上考虑了水、岸之间的垂直落差,构建了与实际地貌更贴合的考虑地表垂直落差的土壤结构模型。计算得到了电流注入地网时地表电位分布规律及接地网接地电阻值,分析得到采用规程法测量接地电阻时不同测量电极布置位置对接地电阻测...
为了查明封装疲劳对绝缘栅双极型晶体管（IGBT）热特性的影响,从封装结构的角度分析了焊料层空洞对IGBT器件热稳定性的影响规律。首先建立了IGBT芯片封装的有限元模型,然后结合传热学分析了焊料层空洞大小、位置以及分布对IGBT芯片最高结温的影响规律并进行了仿真,最后基于加速寿命实验进行了验证。结果表明：空洞率相同时,芯片对角线上的空洞对...
近年来大气压等离子体射流（APPJs）被广泛应用于材料与生物领域。为了研究电源形式对等离子体射流特性及其处理效果的影响,通过自制的高频高压脉冲电源产生等离子体射流,在相同条件下与交流电源所产生的等离子体射流进行对比,研究了2者在电流、形状、温度、发射光谱等方面的差异;利用等离子体射流处理染污高温硫化（HTV）硅橡胶表面,研究了它对...
为了解决配网线路的雷击问题,提高电力系统的防雷性能,利用＂气吹灭弧＂的方法,研制了一种能够抑制工频建弧过程的自膨胀气流灭弧防雷装置。研究了电弧路径控制、电弧突变拐点、电弧弧柱能量分段、自膨胀气流形成与灭弧机理,建立了自膨胀气流耦合工频续流电弧的数学模型,运用流体力学软件FLUENT对管道内自膨胀气流截断电弧的微观过程进行了模拟...
为获取气压对SF6局部过热分解的影响特性,通过实验研究了故障温度为400℃、气压为0.2-0.5 MPa的SF6局部过热分解特性,并结合粒子反应碰撞理论分析了气体压强对SF6分解特征组分生成过程的影响作用机制及影响规律。研究结果表明：随着气压的增加,单位体积内的各种分子的有效碰撞频次增加,进而提高了生成CO2、SO2F2、SOF2、H2S和SO2的化学反应的速...
绝缘子作为输电线路中最重要的基础设施之一,对其准确识别是实现输电线路运行状态的自行监测与故障诊断的重要前提。为了能够对无人机航拍巡检中的绝缘子进行准确识别,提出基于红蓝色差和改进K-means算法的航拍绝缘子分类识别方法。首先,结合红蓝色差灰度化和加权灰度化,采用改进K-means算法对灰度图像进行聚类分割;其次,通过形态学滤波弥补分割...
由于覆冰和风力的作用,架空输电线会发生舞动。针对这一现象对架空输电线舞动实时监测,运用了一种弧长约束下基于分布式角度信息的舞动曲线重建方案。该方案通过在输电线沿线上布置一系列倾角传感器,得到沿线上不同输电线段弧长的倾角信息,根据倾角和弧长之间存在的约束关系,建立关于倾角信息与弧长的函数关系式,从而重构原始舞动曲线。仿真结果...
输电线路雷击故障威胁电网的安全可靠运行。广州地区是全国雷电活动最强烈的地区之一,广州电网开展雷电防护对我国其他多雷地区电网建设、运行有借鉴作用。结合输电线路运行数据,分析了广州雷电活动与线路雷击跳闸情况,对典型输电线路的雷击特性进行分析,采用全波过程理论分析雷电反击过程,采用先导发展模型分析雷电绕击过程。并分析了不同电压...
为实现电力电缆导体温度在线监测的工程应用,研究了影响电缆传热的重要部分—绝缘层。首先对电缆暂态热路模型的构建、绝缘层的分层进行了论证与分析,然后分别构建了绝缘层等厚度、等热容、热容比、厚度比这4种分层方式下的热路模型,并实现了对导体温度的求解,最后以电缆载流温升实验进行了验证。结果表明：不同分层方式下导体温度计算值的绝对...
土壤导热系数、比热容等土壤热特性参数受土壤组成成分、颗粒大小、紧密程度、含水率等因素的影响而在不同地区、不同季节下呈现较大差异,给电缆载流量的准确计算带来困难。为此,在电缆外皮温度实测的基础上,提出了一种基于有限元和粒子群算法的土壤热特性参数估算方法,其基本原理是将电缆外皮温度的有限元计算值与实测值进行比较,通过粒子群算...
研究雷电冲击波形对接地极冲击接地电阻的影响,在完善接地极冲击接地电阻研究、统一防雷接地实验标准方面有着十分重要的意义。为此,开展了一系列实验,研究了冲击电压、冲击电流波形以及极性对接地极冲击接地电阻的影响,提取了冲击电压、冲击电流波形下的实验差异,总结了规律并分析了原理。研究结果表明：控制冲击波幅值不变时,随着波前时间的减...
准确计算复杂土壤结构中大型地网的性能是优化地网结构、保障电力系统安全稳定运行的重要基础。为此提出基于薄壳理论的大型接地装置有限元模型,针对有限元方法在大型地网计算中网格剖分困难、计算量大的问题,将接地导体等效为具有一定虚拟厚度的金属薄壳;并提出二维有限元与三维有限元耦合的方法求解。建立某变电站地网模型,分析复杂土壤结构对...
局部放电产生的脉冲电流宽度为纳秒级和亚纳秒级,而特高频（UHF）传感器接收的信号持续时间达到微秒级,因而接收信号出现失真现象。经理论分析,得出UHF传感器的群延迟不平坦和相位中心不稳定引起UHF信号的失真。以自行设计的Vivaldi天线和微带天线作为样本,通过脉冲响应仿真和试验对以上两因素进行验证。并对110 k V预制故障的套管进行实验,研究...
随着列车运行速度的提高,弓网离线及离线电弧的发生率大幅上升,对牵引传动系统电气特性的影响日益显著,因此有必要研究弓网电弧对牵引传动系统电气特性的影响。为此,考虑了离线电弧的演化过程,建立了牵引传动系统仿真模型;研究了不同弓网离线时间下弓网离线对牵引传动系统电压特性的影响,并分析了离线过程中不同阶段的电压谐波情况。研究结果表...
为从雷电流幅值累积概率分布的统计散点中准确获得分布公式的参数,以残差平方和作为拟合结果优劣的衡量标准,提出了3种雷电流幅值累积概率分布曲线的拟合方法,即＂中值电流＂法、线性变换法和Levenberg-Marquardt法,前两者计算过程简单易于实现,后者鲁棒性强,计算开销也最大。计算实例表明：Levenberg-Marquardt法的拟合残差平方和最小,拟合曲线...
针对基于光声光谱技术的变压器油中溶解气体在线监测系统存在光声池体积庞大、光源校准工艺复杂、斩波器调制技术影响稳定性等问题,提出了一种基于有源气室结构的光声光谱技术,构建了有源气室结构的光声光谱检测实验装置,对有源气室光声池、共振管、麦克风、光电探测器进行了一体化设计,并利用实验装置对不同体积分数的C2H2、CH4、CO气体进行了...
为提高±660 k V电压等级直流输电线路的耐雷水平,通过对线路避雷器基本要求和结构型式的研究,从额定电压、直流参考电压、雷电冲击残压、通流容量、压力释放能力、绝缘配合和串联间隙距离等方面对±660 k V直流输电线路避雷器的关键参数进行了设计计算和试验验证,成功研制了±660 k V直流输电线路避雷器,并设计了线路避雷器的支架支撑式安装方式。...
地网冲击特性是变电站防雷设计的重要参考依据,目前的地网冲击特性研究中缺少大尺寸地网在大冲击电流作用下的试验研究。为此,基于某110 k V电压等级的变电站地网,设计并搭建了大冲击电流试验平台,研究了不同注流点（地网中心及地网边缘）、不同冲击电流波形（8/20μs及2.6/50μs）、不同冲击电流幅值（0.2-4 k A）等多种条件下的地网冲击特性。试...
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