温度对纤维素绝缘中水分吸附和解吸的影响 被引量：1

1

作者 杨超杰 刘云鹏 +2 位作者 赵涛 杨家骏 刘一瑾 《电工技术学报》 北大核心 2025年第1期300-311,共12页

变压器内部温度的变化会促使水分改变其分布和聚集位置,而局部高含水量会严重影响油纸绝缘的电气强度。因此,有必要对不同温度下纤维素绝缘中水分的吸附和解吸进行研究。该文采用分子动力学的方法建立了三个不同含水量的105原子量级的油... 变压器内部温度的变化会促使水分改变其分布和聚集位置,而局部高含水量会严重影响油纸绝缘的电气强度。因此,有必要对不同温度下纤维素绝缘中水分的吸附和解吸进行研究。该文采用分子动力学的方法建立了三个不同含水量的105原子量级的油-纤维素混合体系(OCS),分别对其进行温升和温降模拟,得到了界面域和油域水分子数目(NW)的变化规律。通过分析纤维素绝缘的溶剂可及表面积(SASA)和微观扫描电镜(SEM)图,研究了温度变化和纤维素分子劣化对纤维素绝缘中水分吸附和解吸的影响。结果表明,高温体系反向冷却后,油域的水分子会快速迁移到纤维素域,而纤维素在高温后的不可逆劣化会导致其吸附能力减弱。因此,大量的水分被滞留在界面域。对于温升模拟,温度越高,油域和界面域积累的水分越多,纤维素对水分的解吸作用越强。值得注意的是,界面域的NW并不是一个单纯的增加趋势,而是先减后增的振荡增减趋势,温度越高,该趋势越明显。该文对油浸式电力设备水分的实时监测和绝缘性能评估具有重要的理论价值。 展开更多

关键词 纤维素绝缘 水分 吸附 解吸 温度 分子模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

换流变压器下新型纤维素绝缘纸特性综述 被引量：45

2

作者 廖瑞金 王季宇 +2 位作者 袁媛 高飞 李剑 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期1-15,共15页

换流变压器是高压直流输电网络的关键设备之一,其阀侧主绝缘由于运行工况电场情况复杂通常具有较高的故障率。虽然通过在线监测及故障诊断技术手段可以提高绝缘可靠性,但若考虑到停电维修所带来维修和输电损失成本,高压直流输电网络运... 换流变压器是高压直流输电网络的关键设备之一,其阀侧主绝缘由于运行工况电场情况复杂通常具有较高的故障率。虽然通过在线监测及故障诊断技术手段可以提高绝缘可靠性,但若考虑到停电维修所带来维修和输电损失成本,高压直流输电网络运行有效性和经济性并不能得到有效保证。油纸绝缘作为换流变压器阀侧的主要绝缘形式,其绝缘可靠性与换流变压器安全运行紧密相关。其中在阀侧处构成固体绝缘的绝缘纸不仅长期受到热应力作用造成绝缘劣化,同时还承受交直流叠加和极性反转等复杂电场作用,容易积聚空间电荷、承受更多的直流场强分量,并且其在劣化后引起的性能下降是不可逆转的,因此绝缘纸的性能是决定换流变压器运行可靠性的重要因素。为了保障换流变压器安全可靠运行,结合国内外文献及课题组相关研究成果,旨在从提升纤维素绝缘纸的抗热老化性能、耐绝缘击穿特性以及空间电荷分布特性三大方面阐述当前采用改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析各改性方法的利弊,探究经济可行的纤维素绝缘纸改性方法,从本质上提升换流变压器运行可靠性。 展开更多

关键词 换流变压器 纤维素绝缘纸 抗热老化性能 耐击穿特性 空间电荷分布特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

纳米SiO2表面KH550接枝密度对改性纤维素绝缘纸力学性能与热稳定性的影响 被引量：7

3

作者 杨路 庞锴 +3 位作者 王栋 孙鹏 邱秦攀 唐超 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2021年第1期25-30,共6页

为提升纤维素绝缘纸的力学性能与热稳定性,利用KH550对纳米SiO2进行表面改性,将其掺杂到纤维素绝缘纸中,通过分子模拟建立不同接枝密度的纳米SiO2/纤维素复合模型,并对各模型的力学性能、均方位移、内聚能密度、溶解度参数和径向分布函... 为提升纤维素绝缘纸的力学性能与热稳定性,利用KH550对纳米SiO2进行表面改性,将其掺杂到纤维素绝缘纸中,通过分子模拟建立不同接枝密度的纳米SiO2/纤维素复合模型,并对各模型的力学性能、均方位移、内聚能密度、溶解度参数和径向分布函数进行计算和分析。结果表明:KH550接枝密度为12.5%的纳米SiO2/纤维素复合模型抗形变能力最佳,并具有较大的内聚能密度和溶解度参数,改性效果最佳。 展开更多

关键词 硅烷偶联剂KH550 纤维素绝缘纸 纳米SIO2 接枝密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

机-热协同老化对纤维素绝缘纸频域介电谱特性的影响 被引量：11

4

作者 李长云 郝爱东 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期3705-3712,共8页

为研究机械振动-温度协同老化对纤维素绝缘纸频域介电谱(FDS)特性的影响,该文在60℃下对绝缘纸进行了频率为100 Hz、振幅为0.26 mm、老化时间为150 d的一系列加速机-热老化试验。测量了试品在10^?3~10^3 Hz范围的FDS特性并获得了试品的... 为研究机械振动-温度协同老化对纤维素绝缘纸频域介电谱(FDS)特性的影响,该文在60℃下对绝缘纸进行了频率为100 Hz、振幅为0.26 mm、老化时间为150 d的一系列加速机-热老化试验。测量了试品在10^?3~10^3 Hz范围的FDS特性并获得了试品的微观形貌,进而分析了机-热老化对试品的tanδ-f曲线的影响规律和机理。研究表明,随着机-热老化时间的增加,tanδ-f曲线总体呈下降趋势且存在低频弥散现象,其影响规律和弥散频段与热老化时的FDS特性存在显著差别,该文从样品的老化条件和FDS的检测条件两方面对其原因进行了分析。结合机-热老化时试品微观形貌分析,探究了机-热老化对介质微观结构及介质中自由电荷和束缚电荷定向迁移的影响,分析了tanδ-f曲线随老化时间增加而降低的原因。同时,机-热老化还导致介质体积电导率下降,并影响了介质的极化损耗。该结果可为研究机-热老化对纤维素绝缘纸绝缘性能的影响提供参考。 展开更多

关键词 机-热老化 纤维素绝缘纸 频域介电谱 微观结构 低频弥散

在线阅读 下载PDF 职称材料

BTCA改性对纤维素绝缘纸介电性能的影响 被引量：3

5

作者 邹田甜 孙传聪 +2 位作者 甄珍 刘威 吴翠杨 《中国造纸学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期102-108,共7页

研究了1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)改性对纤维素绝缘纸介电性能的改善效果,利用傅里叶变换红外光谱分析及分子动力学模拟对改性前后纤维素的官能团变化和分子链运动进行表征和计算,并对制备的改性纤维素绝缘纸的介电性能、交流击穿强度、... 研究了1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)改性对纤维素绝缘纸介电性能的改善效果,利用傅里叶变换红外光谱分析及分子动力学模拟对改性前后纤维素的官能团变化和分子链运动进行表征和计算,并对制备的改性纤维素绝缘纸的介电性能、交流击穿强度、机械性能等进行了分析。结果表明,经BTCA改性后纤维素链间通过酯基交联,极性羟基减少,分子链运动(柔性)减弱,分子极性强度明显降低;当BTCA浸渍浓度为0.2 mol/L时,改性纤维素绝缘纸在工频下的介电常数和介质损耗比未改性时分别降低了12.0%和21.7%,交流击穿强度和抗张强度分别提高了9.7%和12.0%,断裂伸长率变化不明显,BTCA改性纤维素绝缘纸既保持了良好的机械性能和交流击穿强度,介电性能也得到了最大提升。 展开更多

关键词 1 2 3 4-丁烷四羧酸(BTCA) 改性 纤维素绝缘纸 介电性能 机械性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

电力变压器用纤维素绝缘纸物理改性的研究进展 被引量：2

6

作者 霍上元 刘俊伍 +1 位作者 刘乾 季雨 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2023年第11期1-6,共6页

绝缘纸的性能决定了电力变压器的可靠性和寿命,为了保障变压器安全可靠运行,本文结合国内外文献及相关研究成果,从纳米粒子改性和热稳定剂改性阐述当前采用物理改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析两种改性方式的利弊,探究经济可行... 绝缘纸的性能决定了电力变压器的可靠性和寿命,为了保障变压器安全可靠运行,本文结合国内外文献及相关研究成果,从纳米粒子改性和热稳定剂改性阐述当前采用物理改性技术提升绝缘纸性能的研究现状,分析两种改性方式的利弊,探究经济可行的电力变压器用纤维素绝缘纸改性方法,从本质上提升变压器运行可靠性。 展开更多

关键词 电力变压器 纤维素绝缘纸 热稳定剂 纳米粒子

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于分子动力学模拟的电-热耦合作用下改性纤维素纸的劣化微观机理 被引量：2

7

作者 刘道生 崔车乐 +1 位作者 刘展鹏 王仕会 《高电压技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期5378-5387,共10页

计算机技术的快速发展推动了分子模拟技术在变压器绝缘材料和纳米改性研究中的广泛应用。现有研究主要从静态下研究纳米颗粒对绝缘材料的改性效果,从电热联合老化的动态过程中揭示纳米颗粒对绝缘材料改性机制的研究尚未完善。文中建立... 计算机技术的快速发展推动了分子模拟技术在变压器绝缘材料和纳米改性研究中的广泛应用。现有研究主要从静态下研究纳米颗粒对绝缘材料的改性效果,从电热联合老化的动态过程中揭示纳米颗粒对绝缘材料改性机制的研究尚未完善。文中建立了不同含量的SiO_(2)/纤维素分子模型,通过分子动力学模拟的技术手段对分子模型进行老化处理,研究电热耦合作用下SiO_(2)改性纤维素微观参数的变化规律。结果表明:纤维素模型的热力学与介电性能主要受温度影响,电场的引入加剧了温度对纤维素的影响,加速了纤维素的老化;添加SiO_(2)颗粒改性后纤维素的热力学和介电性能得到了显著提升,添加含量对改性效果的提升存在阈值,其中5%SiO_(2)/纤维素模型具有最佳改性效果。以上结论表明限制分子链的运动以及提升SiO_(2)与纤维素的相容性是提高绝缘材料抗老化性能的关键,为深入了解纳米改性机制和指导绝缘材料改良提供理论支持。 展开更多

关键词 分子动力学模拟 纤维素绝缘纸 电热联合老化 SiO_(2)改性 微观机制

在线阅读 下载PDF 职称材料

掺杂纳米Al_2O_3对纤维绝缘纸电寿命的影响及机理 被引量：18

8

作者 莫洋 杨丽君 +2 位作者 鄢水强 廖瑞金 袁媛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期4618-4626,共9页

纳米Al_2O_3掺杂能有效提升纤维绝缘纸的热寿命,为进一步探究其对纤维绝缘纸电寿命的影响,在实验室制备了纳米Al_2O_3改性纤维绝缘纸(质量分数为2%的掺杂量)和普通纤维绝缘纸手抄片,均采用矿物油进行真空浸渍后作为对比研究对象。在多... 纳米Al_2O_3掺杂能有效提升纤维绝缘纸的热寿命,为进一步探究其对纤维绝缘纸电寿命的影响,在实验室制备了纳米Al_2O_3改性纤维绝缘纸(质量分数为2%的掺杂量)和普通纤维绝缘纸手抄片,均采用矿物油进行真空浸渍后作为对比研究对象。在多样品绝缘材料电老化试验平台上,对两种油浸绝缘纸分六种不同电压开展加速电老化试验,以绝缘击穿失效作为寿命终点,利用电寿命反幂函数模型,分别计算并对比了其寿命指数,并对其介电性能进行测试。结果表明,相较于改性前的油浸绝缘纸,改性后的油浸绝缘纸具有更低的相对介电常数及介质损耗,寿命指数提高了20%,具有更高的抗电老化性能及更长的电寿命。最后,结合改性前后介质中电场分布、介质损耗及传导电流变化,分析了纳米Al_2O_3掺杂对油纸绝缘电寿命的影响机理。 展开更多

关键词 纤维素绝缘纸 纳米AL2O3 电老化 电寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

绝缘纸宽频介电响应阻容等效模型及纤维极化特性提取 被引量：7

9

作者 黄猛 牛铭康 +1 位作者 吕玉珍 齐波 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期663-670,共8页

纤维的极化特性是决定绝缘纸介电特性的关键因素之一,但是由于缺乏绝缘纸介电响应的计算模型,纤维在绝缘纸极化过程中的定量作用尚不明了,导致纤维的极化特性研究难以开展。为此提出了一种适用于绝缘纸这种复合材料的宽频介电响应阻容... 纤维的极化特性是决定绝缘纸介电特性的关键因素之一,但是由于缺乏绝缘纸介电响应的计算模型,纤维在绝缘纸极化过程中的定量作用尚不明了,导致纤维的极化特性研究难以开展。为此提出了一种适用于绝缘纸这种复合材料的宽频介电响应阻容等效模型,并通过试验验证了其准确性。然后通过测量纤维素绝缘纸在25~100℃下的频域介电谱和所建立的模型计算出了纤维的介电特性。最后,利用修正Cole-Cole模型分析了纤维的介电频谱。结果表明,纤维的极化过程中存在3个弛豫过程,其中高频区以羟基转向极化为主,对应的活化能为0.176 eV;低频区源于电极极化,与纤维中自由离子的运动有关。该研究可为复合材料介电响应分析和合成绝缘纸改性提供关键参数和理论指导。 展开更多

关键词 纤维素绝缘纸 阻容等效模型 频域介电谱 修正Cole-Cole模型 转向极化 电极极化

在线阅读 下载PDF 职称材料

纳米纤维素掺杂改善油浸纸介电性能的研究 被引量：8

10

作者 孔晓晓 杜伯学 +1 位作者 姜金鹏 陶务业 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2020-2027,共8页

以探究阳离子纳米原纤化纤维素(CNFC)掺杂提升油纸绝缘介电性能为目的,制备了质量分数为0%、3%、5%和10%的纳米纤维素复合绝缘纸,用绝缘油真空浸渍后,在130℃下进行为期20d的加速热老化试验,研究了绝缘纸的化学结构、聚合度、抗张强度... 以探究阳离子纳米原纤化纤维素(CNFC)掺杂提升油纸绝缘介电性能为目的,制备了质量分数为0%、3%、5%和10%的纳米纤维素复合绝缘纸,用绝缘油真空浸渍后,在130℃下进行为期20d的加速热老化试验,研究了绝缘纸的化学结构、聚合度、抗张强度、相对结晶度、体电阻率、介电常数、介质损耗、击穿强度、纸中水分含量等参数随老化时间的变化规律。结果表明:CNFC掺杂对绝缘纸的化学结构影响很小;与普通绝缘纸相比,热老化过程中改性纸分子量和抗张强度下降速率减缓,水分生成量减少,体电阻率与击穿性能提升,但介电常数与介电损耗有少许增加。该文认为CNFC通过增加阳离子基团,增强了纤维素的链间作用力;通过填充绝缘纸内部气隙,提升了绝缘纸的击穿性能;通过增加氢键含量,延缓了纤维素链的裂解,提升了绝缘纸抗热老化性能。 展开更多

关键词 油纸绝缘 纤维素绝缘纸 阳离子纳米纤维素 纳米改性 抗热老化性能 介电性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于分子动力学模拟的油纸绝缘系统中气体小分子扩散行为 被引量：12

11

作者 廖瑞金 贡春艳 +2 位作者 周欣 杨丽君 段炼 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2373-2382,共10页

为了从微观层次上揭示气体小分子在变压器油纸绝缘系统中的扩散机理,对变压器油纸复合绝缘材料老化过程中产生的7种常见气体小分子(包括H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6)在油纸两相介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟。采用分子... 为了从微观层次上揭示气体小分子在变压器油纸绝缘系统中的扩散机理,对变压器油纸复合绝缘材料老化过程中产生的7种常见气体小分子(包括H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6)在油纸两相介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟。采用分子动力学模拟软件,搭建了2组模型,以分别模拟各种气体小分子在油中和纤维素绝缘纸中的扩散。通过对气体小分子在油纸介质中扩散系数、位移特性、自由体积特性与油纸的相互作用能的研究,考察了不同气体小分子在油纸介质中扩散的微观机理,探讨了气体小分子在油纸介质中扩散特性的差异,比较了不同因素对气体小分子扩散行为的影响。研究发现:气体小分子在纤维素中的扩散系数比其在绝缘油中的扩散系数小1个数量级,且7种气体小分子在2种介质中的扩散系数的排列顺序亦不相同;在绝缘油中,主要影响气体小分子扩散行为的是自由体积;而在纤维素材料中,对气体小分子的扩散行为起主要影响的是分子间的相互作用。 展开更多

关键词 纤维素绝缘纸 绝缘油 分子动力学 扩散系数 相互作用能 自由体积

在线阅读 下载PDF 职称材料

纳米Al_2O_3掺杂对绝缘纸的空间电荷及陷阱能级分布特征的影响 被引量：23

12

作者 廖瑞金 项敏 +3 位作者 袁媛 高步林 朱同年 李网明 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期681-690,共10页

传统纤维素纸在直流电场的作用下易于积聚空间电荷而导致介质内部电场发生畸变引发事故。为改善油浸纤维素绝缘纸在直流电场下的空间电荷特性,使空间电荷难以积聚且易于消散,利用纳米Al2O3对绝缘纸进行改性,采用脉冲电声法(PEA)测试了... 传统纤维素纸在直流电场的作用下易于积聚空间电荷而导致介质内部电场发生畸变引发事故。为改善油浸纤维素绝缘纸在直流电场下的空间电荷特性,使空间电荷难以积聚且易于消散,利用纳米Al2O3对绝缘纸进行改性,采用脉冲电声法(PEA)测试了不同纳米含量的油浸改性纸样在直流电场下的空间电荷密度,并对陷阱参数进行了计算。结果表明:纳米Al2O3掺杂质量分数为1%时对空间电荷行为的抑制效果最佳;纳米氧化铝的掺杂激发了深陷阱的形成,增大了深陷阱的密度,改变了纤维素绝缘纸中的陷阱能级分布;陷阱能级分布的改变解释了改性绝缘纸的体积电阻率和直流击穿场强随纳米氧化铝含量变化的原因。研究结果可为进一步研究纤维素绝缘纸的改性技术和提高纤维素绝缘纸的各项性能提供参考。 展开更多

关键词 油纸绝缘 空间电荷 纳米AL2O3 纤维素绝缘纸 脉冲电声法 陷阱

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FDS的换流变绝缘纸寿命评估方法研究 被引量：11

13

作者 李长云 王一帆 +2 位作者 于永进 孔旭 程学珍 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3576-3582,共7页

为实现换流变压器绝缘纸机械强度的无损检测及评估变压器的绝缘寿命,首先在100℃下对绝缘纸进行了频率为50 Hz、振幅为0.57 mm,老化时间为35 d的一系列加速机–热老化实验。其次,测量了不同老化时间的试品在10–3~103 Hz范围的频域介电... 为实现换流变压器绝缘纸机械强度的无损检测及评估变压器的绝缘寿命,首先在100℃下对绝缘纸进行了频率为50 Hz、振幅为0.57 mm,老化时间为35 d的一系列加速机–热老化实验。其次,测量了不同老化时间的试品在10–3~103 Hz范围的频域介电谱(FDS)特性及其抗拉强度(TS)。通过对试品tanδ–f曲线特性进行分析发现,低频段可作为表征试品老化程度的特征频段。同时发掘了特征频率下不同老化时间试品的介质损耗因数和对应的抗拉强度间存在的负指数关系,并利用实验数据佐证了此关系的正确性,据此可实现绝缘纸机械强度的无损检测以及老化状态的有效评估。最后,发展了基于FDS的绝缘纸剩余寿命预估判据,可有效评估绝缘纸的剩余寿命。该结论可为变压器绝缘纸机械特性的无损检测及寿命评估提供理论依据。 展开更多

关键词 机–热协同老化 纤维素绝缘纸 频域介电谱 抗拉强度 寿命评估

在线阅读 下载PDF 职称材料