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废固电工环氧树脂及其复合材料降解回收策略研究综述
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作者 张冠军 赵鑫 +2 位作者 曾世胤 高国新 李文栋 《高电压技术》 北大核心 2025年第7期3258-3269,共12页
环氧树脂作为电力行业中广泛应用的热固性材料,其难溶性和难熔性使得降解回收面临重大挑战。传统处理方法,如填埋和焚烧,不仅污染环境,还会造成资源浪费。而且,其原材料多源自石油化工提炼,资源短缺问题日益凸显。因此,为实现环氧树脂... 环氧树脂作为电力行业中广泛应用的热固性材料,其难溶性和难熔性使得降解回收面临重大挑战。传统处理方法,如填埋和焚烧,不仅污染环境,还会造成资源浪费。而且,其原材料多源自石油化工提炼,资源短缺问题日益凸显。因此,为实现环氧树脂资源的降解回收,减轻环境压力,通过文献调研综述了国内外电工环氧树脂及其复合材料(酸酐固化环氧树脂体系)的降解回收现状,并针对废固环氧树脂的降解回收技术进行了深入分析。总结了物理回收和化学回收方法,其中化学回收又分为非选择性和选择性回收两类。评述了各方法的优势与不足,最后对废固树脂的降解回收发展趋势进行了展望,为实现环氧树脂复合材料的全回收提供一定参考。 展开更多
关键词 酸酐固化环氧树脂 复合材料 降解回收 物理回收 化学回收
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绝缘材料对气固界面电荷积聚诱导沿面放电特性的影响
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作者 李奕萱 张博雅 +3 位作者 陶海斐 李杰 袁宵 李兴文 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第17期6968-6978,I0030,共12页
直流电压下气固界面绝缘的电荷积聚及其引发的沿面闪络电压下降问题是制约高电压等级直流气体绝缘设备发展的关键。研究绝缘材料对电荷诱导沿面放电的影响对高性能绝缘材料的研发,提高直流气体绝缘设备运行可靠性具有重要意义。首先搭... 直流电压下气固界面绝缘的电荷积聚及其引发的沿面闪络电压下降问题是制约高电压等级直流气体绝缘设备发展的关键。研究绝缘材料对电荷诱导沿面放电的影响对高性能绝缘材料的研发,提高直流气体绝缘设备运行可靠性具有重要意义。首先搭建了气固界面电荷预置与沿面闪络实验平台,针对聚碳酸酯(polycarbonate,PC),聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA),和Al2O3掺杂的环氧树脂(epoxy resin,EP)这3种绝缘材料分别开展了电荷积聚诱导沿面放电实验,测量了绝缘材料的二次电子发射特性及陷阱分布特性,分析了绝缘材料微观参数对沿面放电的影响机理以及绝缘材料对电荷积聚诱导沿面放电的影响规律和关键影响因素。研究结果表明,正电荷的积聚抑制了正流注的发展,负电荷的积聚促进正流注的发展。绝缘材料的二次电子发射系数(secondary electron emission yield,SEEY)主要贡献于流注通道的电荷密度,而随着陷阱能级的下降,绝缘材料更容易发生沿面放电。绝缘材料的沿面流注放电通道对电场的敏感程度是决定界面电荷对沿面放电影响的重要因素。 展开更多
关键词 雷电冲击电压 气固界面电荷 沿面放电 绝缘材料 电荷分布
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酸酐固化环氧绝缘材料氯成分定量方法
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作者 吴治诚 朱清哲 +3 位作者 张泽昊 高超 王国利 张乔根 《高电压技术》 北大核心 2025年第7期3299-3305,共7页
环氧绝缘材料的氯成分定量分析对电力设备故障溯源与先进电工材料研发具有重要意义,但环氧材料高度交联,不溶不熔,限制了现有分析方法的适用性。文中采用碱/醇协同的降解反应,将交联网络解聚为小分子降解产物,提出了环氧绝缘材料的氯成... 环氧绝缘材料的氯成分定量分析对电力设备故障溯源与先进电工材料研发具有重要意义,但环氧材料高度交联,不溶不熔,限制了现有分析方法的适用性。文中采用碱/醇协同的降解反应,将交联网络解聚为小分子降解产物,提出了环氧绝缘材料的氯成分定量分析方法。结果表明,氢氧化钠/乙二醇(Na OH/EG)降解前处理方法通过高效的亲核取代反应,使交联网络解聚,有机氯完全转化为无机氯(>99%)。结合离子色谱准确测定了材料总氯含量(质量分数),相对误差小于0.4%,理论定量限小于1.640×10^(-6),验证了降解-离子色谱法的准确性。进一步采用燃烧离子色谱联用技术测定了有机氯含量,通过差减法计算得出无机氯含量,实现了材料中全部类型氯的精确定量分析。由结果可知,降解-离子色谱法能够准确定量酸酐固化环氧绝缘材料中的氯成分,不仅拓展了环氧绝缘材料的杂质表征方法学,并为电力设备性能评估与故障诊断提供了新的思路。 展开更多
关键词 酸酐固化环氧绝缘材料 氯含量 定量分析 化学降解 离子色谱 燃烧离子色谱联用
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预鉴定试验对220 kV交联聚乙烯电缆绝缘材料性能的影响
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作者 侯帅 范珍友 +2 位作者 徐曼 展云鹏 傅明利 《电工技术学报》 北大核心 2025年第21期6871-6881,共11页
为评价基于国产交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料的220 kV电缆长期运行的可靠性,该文研究了220 kV交联聚乙烯绝缘电缆在预鉴定试验后主绝缘的长期老化性能。以同批次预鉴定试验前预留新电缆为参照,对预鉴定试验后电缆绝缘层分为内、中、外三层... 为评价基于国产交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料的220 kV电缆长期运行的可靠性,该文研究了220 kV交联聚乙烯绝缘电缆在预鉴定试验后主绝缘的长期老化性能。以同批次预鉴定试验前预留新电缆为参照,对预鉴定试验后电缆绝缘层分为内、中、外三层取样,采用红外光谱、热失重分析法、差示扫描量热法、凝胶含量、力学性能、电气性能等测试对绝缘材料热氧老化前后的性能进行系统研究。红外光谱测试结果表明,小分子交联副产物在预鉴定试验过程的热作用下扩散逸出,芳香酮羰基含量减少,交联聚乙烯氧化断链,导致氧化产物饱和脂肪酸酯/酮羰基含量增加。残余的交联剂促使XLPE在预鉴定试验中继续发生交联反应,交联度小幅提高。差示扫描量热试验结果表明,预鉴定试验的热应力促使晶体完善,材料结晶度增加。预鉴定试验后,国产220 kV交联聚乙烯电缆主绝缘材料的力学性能变化率较小,交流击穿强度满足标准限值。 展开更多
关键词 电力电缆 预鉴定试验 交联聚乙烯绝缘 老化 材料形态结构
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电气设备局部放电检测技术述评:2015—2025 被引量:3
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作者 李军浩 韩旭涛 +4 位作者 王昊天 周阳 陈欢 郭若琛 司文荣 《高电压技术》 北大核心 2025年第7期3132-3158,共27页
局部放电作为电气设备绝缘劣化与故障发展的重要前兆,其检测与分析技术贯穿电气设备全生命周期,是评价绝缘状态最为关键的参量。近十年来,随着局部放电研究与实践的不断深入以及新兴技术的快速渗透,局部放电检测与分析技术实现了快速发... 局部放电作为电气设备绝缘劣化与故障发展的重要前兆,其检测与分析技术贯穿电气设备全生命周期,是评价绝缘状态最为关键的参量。近十年来,随着局部放电研究与实践的不断深入以及新兴技术的快速渗透,局部放电检测与分析技术实现了快速发展。该文从局部放电检测技术、定位方法与模式识别算法3个方面,系统综述了近十年来的重要研究成果。围绕局部放电检测中的误报漏报问题、现场缺陷模式识别准确性不足、局部放电动态诊断技术缺失、复杂工况下局放理论研究以及新型应用场景下检测与分析需求,深入讨论了当前研究与应用中存在的主要挑战。进一步提出,未来应加快多参量融合检测与新型传感技术的工程化应用,提升人工智能算法在实际现场缺陷识别中的实用性,加强局部放电动态诊断及复杂工况下局放演变机制研究,并拓展局放检测与分析技术在新兴场景下的应用。 展开更多
关键词 局部放电 检测技术 定位方法 诊断算法 多参量融合 光纤技术 人工智能 复杂工况
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基于ReaxFF的产气材料热解及动力学分析 被引量:1
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作者 汪倩 赵婉萌 +1 位作者 曹伟东 尚毅 《电工技术学报》 北大核心 2025年第10期3082-3096,共15页
可再生能源的快速发展对电力系统中直流断路器的开断能力提出了重大挑战,基于产气材料的气吹灭弧技术可以极大地提高直流断路器的开断能力,然而目前并不清楚产气材料的宏观热解规律和微观热解机理。首先基于反应力场分子动力学分析了不... 可再生能源的快速发展对电力系统中直流断路器的开断能力提出了重大挑战,基于产气材料的气吹灭弧技术可以极大地提高直流断路器的开断能力,然而目前并不清楚产气材料的宏观热解规律和微观热解机理。首先基于反应力场分子动力学分析了不同热解温度和不同热解速率下典型产气材料聚酰胺66(PA66)的微观热解机理,发现PA66的初始断键发生在与酰胺基团相邻的C—C键,H_(2)和H_(2)O是PA66的主要热解气体,对其产生过程进行了分析。然后进行了四种不同升温速率下的热解实验,并基于Flynn-Wall-Ozawa等转化率模型获取PA66的活化能均值为194.85 kJ/mol,与分子动力学模拟得到的活化能195.015 kJ/mol较为接近,同时采用热裂解-气谱质谱实验分析了PA66的热解气体分布,在一定程度上验证了热解动力学计算方法的有效性。该研究为产气材料的宏观热解行为和微观热解机理提供了理论解释,同时为直流断路器用产气材料的性能评价提供了一定的方法基础。 展开更多
关键词 聚酰胺66(PA66) 热分解动力学 活化能 产气材料 反应力场(ReaxFF)
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工频叠加冲击电压下GIS绝缘件沿面异物闪络电压与放电路径特性
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作者 李晓昂 杨晓宇 +3 位作者 吕肖肖 向岭 王浩 张乔根 《高电压技术》 北大核心 2025年第9期4698-4705,共8页
金属封闭组合电器设备(gas-insulated switchgear,GIS)常遭受雷电、开关操作暂态等过电压侵袭,实际承受工频叠加冲击电压,一旦存在GIS绝缘件沿面异物缺陷,放电概率会显著增加,严重威胁设备安全运行。为此搭建工频叠加冲击电压试验平台,... 金属封闭组合电器设备(gas-insulated switchgear,GIS)常遭受雷电、开关操作暂态等过电压侵袭,实际承受工频叠加冲击电压,一旦存在GIS绝缘件沿面异物缺陷,放电概率会显著增加,严重威胁设备安全运行。为此搭建工频叠加冲击电压试验平台,研究GIS绝缘件沿面异物闪络电压和放电路径统计规律,对比分析叠加相位、异物尺寸的影响规律,揭示工频叠加冲击电压下沿面闪络机理。结果表明,不同叠加相位和极性下,闪络路径会呈现“竖直发展”和“绕开”2种典型模式,进而显著影响叠加放电电压U_(50%)。当反极性叠加时,闪络路径沿绝缘子电场中心线方向发展,放电出射角度θ≤25°,表明缺陷产生空间电荷促进了叠加电压下的放电发展,此时,U_(50%)较雷电冲击击穿电压U_(s)下降程度很大,闪络电压变化率k高达27.8%;同极性叠加时,闪络路径会“绕开”缺陷前方区域,放电出射角度θ明显增大,在40°~90°之间,且分散性较大,此时,缺陷产生空间电荷阻碍了叠加电压下的放电发展,U_(50%)降幅很小。此外,微粒曲率亦显著影响闪络路径和放电电压,尖锐微粒导致的k更大。在AC(φ=180°)/正LI时,随着微粒曲率从0.15 mm增加到0.5 mm,k值由15.8%减小至11.1%。该研究为揭示工频叠加冲击下GIS沿面闪络机理、提高GIS绝缘可靠性提供了一定参考和依据。 展开更多
关键词 GIS 绝缘缺陷 工频叠加冲击 闪络路径 放电特性
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不同温度及厚度下非交联聚乙烯电缆绝缘材料工频交流击穿表现 被引量:5
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作者 李银格 常柏源 +6 位作者 余欣 彭向阳 吴吉 于是乎 姚崇 张宏 高景晖 《广东电力》 北大核心 2024年第9期65-71,共7页
热塑性聚乙烯基电缆绝缘材料具有优于交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)的电气和机械性能,有望成为新一代绿色环保的电缆绝缘材料。在电缆结构设计中,保守的安全绝缘厚度使得电缆的生产成本增加,降低绝缘层的击穿电场强度;并... 热塑性聚乙烯基电缆绝缘材料具有优于交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)的电气和机械性能,有望成为新一代绿色环保的电缆绝缘材料。在电缆结构设计中,保守的安全绝缘厚度使得电缆的生产成本增加,降低绝缘层的击穿电场强度;并且在电缆实际运行过程中,绝缘材料往往工作在70~90℃高温环境下;因此针对新型绝缘材料,温度及厚度对其击穿电场强度的影响研究具有工程实际意义。以线性低密度聚乙烯(linear low density polyethylene,LLDPE)/高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)共混绝缘材料为研究对象,进行不同温度下(30、70、90、105℃)及不同厚度下的工频击穿实验,研究温度和厚度对其交流击穿的影响。测试结果表明:相较于XLPE绝缘材料,70L-30H(即LLDPE与HDPE在配比为7∶3的情况下熔融共混得到的绝缘材料)具有较高的工频击穿电场强度,在低于工况温度环境下,其击穿电场强度的温度稳定性较高;然而70L-30H的工频击穿电场强度受厚度影响程度略高,但在相同厚度下其击穿电场强度仍明显高于XLPE。上述研究可为热塑性聚乙烯基电缆绝缘材料研发提供参考。 展开更多
关键词 热塑性电缆绝缘材料 线性低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 熔融共混 工频击穿 厚度指数
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油纸绝缘匝间电弧产生和发展过程及其时频特性
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作者 胡一卓 王昊 +5 位作者 常昊鑫 张崇兴 董明 任明 张民 郭贤珊 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第9期3346-3356,I0006,共12页
匝间电弧放电是油浸式电力变压器内部最危险的故障之一,容易引起绕组烧毁、变压器燃爆等严重故障。目前对匝间电弧形成发展的机理和特性认识不足,对匝间电弧故障的起始阶段缺乏有效的检测和预警手段。该文在匝间简化模型的基础上,开展... 匝间电弧放电是油浸式电力变压器内部最危险的故障之一,容易引起绕组烧毁、变压器燃爆等严重故障。目前对匝间电弧形成发展的机理和特性认识不足,对匝间电弧故障的起始阶段缺乏有效的检测和预警手段。该文在匝间简化模型的基础上,开展匝间电弧产生和发展过程的试验模拟和多物理量测量,分析电弧物理信号的时域特征和时频分布特性。研究表明:匝间电弧的产生和发展可分为4个阶段,分别为击穿前、反复击穿阶段、不稳定电弧阶段和稳定电弧阶段。匝间击穿前无明显征兆,击穿后经多次击穿-恢复过程才能建立持续的电弧通道。随电弧趋于稳定,通道阻抗减小至1 kΩ,脉冲振荡消失,声发射信号和电磁辐射信号的时频分布更加集中。理论分析表明,电弧外部特性的变化和电弧等离子体通道的鞘层结构、电子密度、电子温度等参数密切相关。 展开更多
关键词 匝间绝缘 电弧放电 时频图谱 声发射 电磁辐射
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计及材料温变特性与热机械应力的高压直流海缆温度与载流量计算优化模型
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作者 张文娇 胡钰骁 +3 位作者 王励 徐洪海 张晓晶 徐阳 《高电压技术》 北大核心 2025年第9期4663-4673,共11页
海上风电系统近年来发展迅速,海底电缆作为系统重要输电设备,其负载能力受海洋环境影响较大,精确计算其温度分布,对保证海缆长期稳定运行至关重要。该文以江苏如东海上风电场±400 kV海缆为研究对象,首先探究了海缆绝缘层导热系数... 海上风电系统近年来发展迅速,海底电缆作为系统重要输电设备,其负载能力受海洋环境影响较大,精确计算其温度分布,对保证海缆长期稳定运行至关重要。该文以江苏如东海上风电场±400 kV海缆为研究对象,首先探究了海缆绝缘层导热系数、热膨胀系数及弹性模量等参数随温度的变化规律,采用多项式拟合获取材料随温度变化函数。基于传统电热模型,研究考虑材料温变特性及海缆内部热机械应力,在COMSOL Multiphysics软件中建立了海缆电-热-流-力多物理场耦合计算模型,可表征海缆内部因受热膨胀所致机械损耗对海缆温度分布的影响。为验证模型的准确性,在实验室中进行了±400 kV海缆的温升实验,相较传统电热耦合模型,研究所提出的优化模型计算得到海缆在空气敷设环境下的最大温度误差由3.2 K降至0.8 K,计算精度由93.9%提升至98.5%。基于所提出的模型,以海床段海缆埋设和铺设两种典型敷设环境为例,研究了海水温度、洋流速度对海缆热-力耦合特性的影响规律。研究发现,随着海水温度由15℃升高至25℃,海缆导体温度上升9℃左右,载流量降低38%左右,结构内部累积形变量降低49.9%。随着洋流速度在低流速区间(0~0.01 m/s)上升,载流量提升了12.3%,累积形变量上升了17.9%。所提出的温度场计算优化模型为海缆载流量的动态调整及长期稳定运行提供了参考。 展开更多
关键词 高压直流 海缆 温变特性 热机械应力 海洋环境 热力耦合 载流量
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环氧树脂层间绝缘界面电树枝生长与局部放电特性
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作者 马宪伟 尚英强 +2 位作者 赵洋 宋剑虹 吕泽鹏 《电工技术学报》 北大核心 2025年第21期6894-6904,共11页
环氧树脂是电力设备与电子元器件的常用封装材料,其在电热耦合场下的局部放电(PD)和电树枝是制约设备安全稳定运行的重要因素。该文首先设计了一种用于研究印制电路板(PCB)与环氧灌封材料界面电树枝的V形双层试样,分析了电树枝生长与局... 环氧树脂是电力设备与电子元器件的常用封装材料,其在电热耦合场下的局部放电(PD)和电树枝是制约设备安全稳定运行的重要因素。该文首先设计了一种用于研究印制电路板(PCB)与环氧灌封材料界面电树枝的V形双层试样,分析了电树枝生长与局部放电之间的关系。通过比较生长过程中相位分辨局部放电(PRPD)谱图和电压差(dV)图的变化,发现随着电树枝长度的增加,PRPD谱图会从翼状转变为翼状和乌龟状的混合图案,dV图的大小则会呈现减小的趋势。然后研究了层间电树枝生长不同阶段的局部放电特性和电树枝生长特性,并且基于局部放电脉冲序列分析估计了非导电树生长过程中的局部放电起始电压(VI)和局部放电熄灭电压(VX),发现随着电树枝长度的增加,VI与VX会呈现整体下降中间波动的趋势;同时发现在电树枝生长初期,电树枝长度与放电幅值、VI-VX之间存在一定的比例关系,并能仅基于局部放电脉冲序列分析有效评估电树枝的长度。 展开更多
关键词 环氧树脂 界面 电树枝 局部放电 局部放电起始电压
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方波电压叠加高次谐波对环氧树脂绝缘短时击穿的影响
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作者 王威望 贺蕾 +3 位作者 于释欣 杨伟鸿 徐永生 傅明利 《高电压技术》 北大核心 2025年第9期4706-4716,共11页
高频非正弦及多谐波下固体绝缘的击穿特性是大容量高功率密度高频变压器设计与应用的关键问题之一,且目前缺乏方波电压叠加谐波对绝缘击穿的影响研究。该文研究了方波电压叠加高次谐波下环氧树脂绝缘的短时击穿特性;并利用高频叠加谐波... 高频非正弦及多谐波下固体绝缘的击穿特性是大容量高功率密度高频变压器设计与应用的关键问题之一,且目前缺乏方波电压叠加谐波对绝缘击穿的影响研究。该文研究了方波电压叠加高次谐波下环氧树脂绝缘的短时击穿特性;并利用高频叠加谐波电压绝缘击穿测试平台,研究了方波频率、温度和叠加不同谐波对环氧树脂绝缘击穿的影响规律。结果表明:双极性方波下,环氧树脂击穿场强E_(b)随频率增加而降低,5 kHz以下时,击穿场强明显下降;尤其在叠加谐波电压后,其击穿场强下降更显著;与50 Hz方波相比,叠加100 kHz/400 V谐波时E_(b)下降11%,且E_(b)随谐波幅值和频率的升高而降低。结合自由体积击穿、载流子迁移和高频交流电导模型,研究了方波电压叠加高次谐波对环氧树脂绝缘击穿的影响机理。该文研究为大功率固态变压器的绝缘设计与可靠性提供了理论基础与实验依据。 展开更多
关键词 固态变压器 方波电压 高次谐波 环氧树脂 绝缘击穿
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新型SF_(6) 环保替代绝缘介质CF_(3)SCF_(3)热动与输运特性 被引量:2
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作者 李兴文 汪冠宇 +3 位作者 唐念 孙东伟 郑晓光 张博雅 《广东电力》 北大核心 2024年第9期3-12,共10页
电力绝缘设备中广泛应用的SF_(6)气体因其极强的温室效应持续危害气候安全,新型环保气体CF_(3)SCF_(3)有望成为替代SF_(6)的绝缘气体。针对这一前景,对比评估CF_(3)SCF_(3)的基础物理特征参数,并基于吉布斯自由能最小化原理以及Chapman-... 电力绝缘设备中广泛应用的SF_(6)气体因其极强的温室效应持续危害气候安全,新型环保气体CF_(3)SCF_(3)有望成为替代SF_(6)的绝缘气体。针对这一前景,对比评估CF_(3)SCF_(3)的基础物理特征参数,并基于吉布斯自由能最小化原理以及Chapman-Enskog理论,研究其作为电力开关设备中灭弧介质的热动与输运性质。结果表明:与大多数环保气体相比,CF_(3)SCF_(3)表现出较好的能量耗散能力与灭弧特性,具备开关装备应用潜力;气压的变化会影响CF_(3)SCF_(3)等离子体中的化学反应进程以及粒子间的相互作用强度,同时改变系统中各类粒子数密度,进而影响其热物理性质;向N 2气体中添加摩尔比25%的CF_(3)SCF_(3)可以将纯N 2在5000 K以下的热耗散参数(质量密度与比热容的乘积)提升约2.5倍以上,且CF_(3)SCF_(3)-N 2混合物的物理特征与CF_(3)SCF_(3)相似,具备作为高气压下灭弧介质的可能。研究结果为开断过程中CF_(3)SCF_(3)环保气体的电弧建模仿真提供了必要基础数据,有助于进一步研究其灭弧特性。 展开更多
关键词 CF_(3)SCF_(3) SF_(6)替代气体 粒子组分 热动属性 输运系数 电弧等离子体
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SF_(6)替代型环保绝缘气体:研究、应用和展望 被引量:14
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作者 高克利 杨圆 +8 位作者 周文俊 王宝山 丁卫东 张晓星 林莘 颜湘莲 张博雅 王邸博 肖淞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期7395-7411,I0023,共18页
为应对全球气候变暖趋势,强温室效应SF_(6)气体的使用管控日趋严格,而环保气体绝缘设备的研发和应用是电力系统“双碳”目标实现的重要技术方向。近年来,以全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)气体绝缘420 kV气体绝缘开关设备(gas insulated switch... 为应对全球气候变暖趋势,强温室效应SF_(6)气体的使用管控日趋严格,而环保气体绝缘设备的研发和应用是电力系统“双碳”目标实现的重要技术方向。近年来,以全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)气体绝缘420 kV气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)、全氟五碳酮(C_(5)F_(10)O)气体绝缘24 k V环网柜为代表的环保电力装备,已在多个国家实现工程应用,推进电力行业的绿色低碳转型。该文主要围绕C_(4)F_(7)N、C_(5)F_(10)O这两种有推广应用前景的环保替代气体,综述分子设计技术、微观参数、绝缘性能和分解稳定性、灭弧性能、设备材料相容性、工程应用等方面的最新研究进展,并对未来工程应用技术路线选择和技术研究方向进行展望,以期为我国绿色电力装备的研发及应用提供一定的借鉴。 展开更多
关键词 环保绝缘气体 全氟异丁腈(C_4F_7N) 全氟五碳酮(C_5F_(10)O) 应用展望
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PFAS及含氟气体管控下环保绝缘气体研究与电力装备应用展望 被引量:11
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作者 张晓星 肖淞 +8 位作者 张博雅 李祎 田双双 李兴文 傅明利 唐炬 唐念 赵波 曾纪珺 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期362-376,I0030,共16页
全球气候变化背景下,SF6的使用将受到更严格的限制。以C_(4)F_(7)N和C_(5)F_(10)O等为代表的低全球变暖潜在值(global warming potential,GWP)、高绝缘强度气体得到了广泛关注,相关高压电气装备已在多个国家推广应用。然而随着2019年《... 全球气候变化背景下,SF6的使用将受到更严格的限制。以C_(4)F_(7)N和C_(5)F_(10)O等为代表的低全球变暖潜在值(global warming potential,GWP)、高绝缘强度气体得到了广泛关注,相关高压电气装备已在多个国家推广应用。然而随着2019年《斯德哥尔摩公约》的签署,世界多国逐步出台了针对全氟烷基和多氟烷基物质(polyfluoroalkylsubstances,PFAS)以及含氟气体限制使用的法规和标准,以美国和欧盟为代表的激进PFAS政策也间接导致3M公司计划于2025年底累计停产包括C_(4)F_(7)N、C_(5)F_(10)O在内的58种含氟物质。为此,该文深入剖析PFAS及含氟气体管控背景下环保绝缘气体与装备发展面临的挑战,阐述相关政策对我国气体绝缘装备低碳发展的影响,指出氟碳类环保绝缘气体的全生命周期管控标准的制定及应用监管规范化是目前的重要工作,并对新型绝缘气体分子设计方法、绝缘与放电理论、工程应用技术及产品研发等方面的未来发展进行展望,以期为我国环保电力装备研发及相关政策的制定提供参考。 展开更多
关键词 环保绝缘气体 多氟烷基物质(polyfluoroalkyl substances PFAS) 含氟气体 管控政策
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大电流真空电弧中阳极熔化过程的实验与仿真研究 被引量:5
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作者 张在秦 刘志远 +2 位作者 王闯 耿英三 王建华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2143-2152,2160,共11页
大电流真空开断过程中,阳极触头在电弧作用下的熔化过程极大地影响着开断结果。目前对阳极熔化的研究集中于铜及铜基合金,所涉及的材料热特性参数较为局限。为了在更大物性参数范围下剖析阳极熔化机理,该文对W、Mo、Cr、Fe四种材料开展... 大电流真空开断过程中,阳极触头在电弧作用下的熔化过程极大地影响着开断结果。目前对阳极熔化的研究集中于铜及铜基合金,所涉及的材料热特性参数较为局限。为了在更大物性参数范围下剖析阳极熔化机理,该文对W、Mo、Cr、Fe四种材料开展了阳极熔化实验研究,同时建立电弧磁流体动力学模型及阳极传热模型对熔化过程进行仿真模拟。结果表明,在固定阴极为Cu的大电流燃弧实验中,四种阳极材料的临界熔化电流分别为14.0、11.9、8.6、7.5 kA;在阳极热过程模拟中,确定了阳极输入能流密度的空间与时间分布,并得到了阳极表面温度。四种材料的阳极最高温度均出现在燃弧时刻7.0 ms附近,临界电流下计算得到的阳极最高温度与相应材料熔点误差小于150 K。 展开更多
关键词 大电流真空电弧 触头熔化 阳极材料 磁流体动力学仿真
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高压电缆交联聚乙烯绝缘料黏度参数对挤出特性影响的仿真研究 被引量:8
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作者 尚恺 李加才 +1 位作者 王诗航 李盛涛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期810-819,共10页
高压电缆交联聚乙烯(XLPE)绝缘料及其挤出成型技术是我国高压电缆生产的关键问题。绝缘料的黏度参数会影响其在单螺杆挤出机内包括挤出口流率和流道内熔体最高温度等的挤出特性,进而决定了高压电缆绝缘的成型质量和绝缘性能。该文通过... 高压电缆交联聚乙烯(XLPE)绝缘料及其挤出成型技术是我国高压电缆生产的关键问题。绝缘料的黏度参数会影响其在单螺杆挤出机内包括挤出口流率和流道内熔体最高温度等的挤出特性,进而决定了高压电缆绝缘的成型质量和绝缘性能。该文通过仿真模拟的方法研究了高压电缆交联聚乙烯绝缘料的黏度参数对挤出特性的影响,提出利用绝缘料挤出最高温度-挤出口流率曲线反映不同黏度参数下的挤出特性变化规律。结果表明,最高温度随着挤出口流率增大而升高,零切黏度和松弛时间对最高温度-挤出口流率曲线的斜率影响最大,幂律指数次之,温度系数影响最小。其中,零切黏度和幂律指数与挤出口流率和最高温度的关系均为正相关,且零切黏度增大到一定值后挤出口流率不再明显增大而最高温度持续提升;松弛时间和温度系数与挤出口流率和最高温度的关系均为负相关,且温度系数较小挤出特性较好。最终,根据实际电缆绝缘料挤出生产需求,提出了绝缘料黏度参数的适宜范围。该文可为国产高压电缆交联聚乙烯绝缘料的研发和挤出成型技术的提升提供重要数据支撑与理论依据。 展开更多
关键词 高压电缆 交联聚乙烯绝缘料 黏度参数 挤出特性
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高压电缆绝缘低密度聚乙烯交联过程中级数和自催化反应的逆向调控 被引量:2
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作者 李加才 尚恺 +2 位作者 司志成 王诗航 李盛涛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期13-22,共10页
在保证交联度的前提下提升耐焦烧性能是进一步发展国产高压电缆低密度聚乙烯绝缘料的关键之一。焦烧和交联度本质上是交联反应及其结果的反映,该文基于高分子化学流变学和凝胶理论,提出了绝缘料耐焦烧性能的定量表征方法,结合实验分析... 在保证交联度的前提下提升耐焦烧性能是进一步发展国产高压电缆低密度聚乙烯绝缘料的关键之一。焦烧和交联度本质上是交联反应及其结果的反映,该文基于高分子化学流变学和凝胶理论,提出了绝缘料耐焦烧性能的定量表征方法,结合实验分析和交联反应动力学模型,首次全面探讨了交联反应与焦烧和交联度的关联机理,提出了提升耐焦烧性能并保证交联度的优化策略。研究发现,低密度聚乙烯交联过程中有级数反应和自催化反应,低温下级数反应的级数越低,越有利于延缓交联反应,增加凝胶时间,提高耐焦烧性能;而高温下自催化反应的级数越高,越有利于加速交联反应,提高交联度。单一添加剂只能同向改变级数反应和自催化反应的级数,复合添加剂的协同作用则能逆向改变级数反应和自催化反应的级数,从而实现了在保证交联度的前提下提升绝缘料的耐焦烧性能。该研究为推进高压电缆低密度聚乙烯绝缘料国产化提供了重要理论支撑。 展开更多
关键词 低密度聚乙烯 级数反应 自催化反应 焦烧 交联度
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交联聚乙烯绝缘高温直流击穿威布尔分布的厚度效应 被引量:2
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作者 朱敏慧 闵道敏 +1 位作者 林宋佳 王诗航 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期6908-6920,共13页
交联聚乙烯绝缘层厚度设计是高压直流电缆研发的关键任务之一。然而,实验室中难以获得厚绝缘样品的直流击穿性能参数,绝缘层厚度设计缺少直接的数据支撑,因此研究交联聚乙烯绝缘直流击穿的厚度效应具有重要意义。该文获得了不同厚度交... 交联聚乙烯绝缘层厚度设计是高压直流电缆研发的关键任务之一。然而,实验室中难以获得厚绝缘样品的直流击穿性能参数,绝缘层厚度设计缺少直接的数据支撑,因此研究交联聚乙烯绝缘直流击穿的厚度效应具有重要意义。该文获得了不同厚度交联聚乙烯绝缘样品在90℃下的直流击穿特性,揭示了交联聚乙烯绝缘威布尔特征击穿场强和形状参数随样品厚度的增加而减小的厚度效应。采用电荷输运和分子链位移调制模型计算了交联聚乙烯的直流击穿过程,结果表明击穿威布尔形状参数受陷阱能级、陷阱密度、载流子迁移率随机变量标准差的影响。在厚试样中,三种电荷陷阱参数的高斯分布更宽、标准差大,导致击穿场强分散性增大,其中电荷陷阱能级随机变量标准差的影响最显著。因此,交联聚乙烯绝缘电荷陷阱参数分布是决定其高温直流击穿厚度效应的关键。该研究可为高压电缆绝缘设计提供理论指导和实验依据。 展开更多
关键词 交联聚乙烯 厚度效应 威布尔分布 电荷输运
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基于准稳态法的热电材料变物性参数表征测量方法 被引量:1
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作者 任鸿睿 何海龙 +2 位作者 纽春萍 荣命哲 田昊洋 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期5311-5320,共10页
温差发电技术能够实现热能到电能的直接转换,在余热利用、航天器供电和自供电传感器等领域具有广泛应用,其核心之一是用于实现热-电转换的热电材料。热电材料物性参数的表征在热电器件应用、优化设计、故障诊断等研究中有重要意义。目... 温差发电技术能够实现热能到电能的直接转换,在余热利用、航天器供电和自供电传感器等领域具有广泛应用,其核心之一是用于实现热-电转换的热电材料。热电材料物性参数的表征在热电器件应用、优化设计、故障诊断等研究中有重要意义。目前大多数热电材料物性参数表征方法认为材料的热电参数为常数,忽视了热电参数与温度非线性相关,且没有全面考虑器件中的接触电阻和热阻。该文提出一种基于准稳态法和热电器件测试装置的热电材料变物性参数表征测量方法:首先提出准稳态法对材料物性参数的表征计算方法,通过仿真验证了该方法的正确性;在此基础上,结合热电器件测试装置,采用实验对热电材料进行了变物性参数表征,结果表明,测试结果与厂家参数的最大误差仅为4.3%,能够实现对热电参数的准确表征。该方法实现了在更宽的温度范围内对热电材料物理参数的准确表征,丰富了热电器件测试装置的功能,能够降低材料测试装置的设备投入和测试成本。 展开更多
关键词 热电材料 变物性参数 稳态法 准稳态法 热电器件测试装置
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