检索结果-内蒙古大学图书馆

高电压技术 2025年第4期51卷 2002-2012页

作者：薛乃凡李庆民王媛杨睿成杨宁张斐琛新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 北京市高电压与电磁兼容重点实验室(华北电力大学) 北京102206

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)是构建新能源电力系统不可或缺的物理支撑。近十年超/特高压放电故障统计分析表明,金属微粒与粉尘放电占比超过60%,现有特高频、超声传感等技术手段针对亚毫米及以上大尺寸微粒可以实现... 详细信息

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)是构建新能源电力系统不可或缺的物理支撑。近十年超/特高压放电故障统计分析表明,金属微粒与粉尘放电占比超过60%,现有特高频、超声传感等技术手段针对亚毫米及以上大尺寸微粒可以实现较好的在线监测,而随机性高、隐蔽性强且必然存在的微纳粉尘由于无法被现有技术有效表征,极有可能是隐藏在背后的“安全杀手”。为此针对微纳粉尘检测难、机制复杂这一难题,搭建了适于观察且契合GIS运行实际的微纳粉尘吸附实验平台,发现微纳粉尘在电场中的吸附状态主要包括沿绝缘子界面的团聚式吸附与沿地电极方向的扩散式吸附,影响运动行为的关键因素包括微纳粉尘的初始位置、质量、材质以及外施电压;进一步厘清了吸附过程中的特殊物理现象,团聚式吸附会在环氧树脂绝缘子表面吸附形成微纳粉尘斑随着电压升高,微纳粉尘斑会“爆炸”形成环状粉尘晕、粉尘晕轮廓加深等不同于起举吸附的特殊物理现象,这类特殊物理现象被认为是诱导沿面闪络的必要条件。粉尘斑构成的局部短路区域与剧烈电场畸变被认为是微纳粉尘诱导沿面闪络的重要先导因素,最多可降低实验系统击穿电压达71%。该研究针对微纳粉尘吸附动力学特性的研究可为提升交直流输电管道绝缘安全运行水平提供理论基础和技术支撑。

关键词：气体绝缘开关设备微纳粉尘吸附动力学行为沿面闪络团聚爆炸

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变压器多导体传输线模型求解改进设计研究

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电测与仪表 2025年第4期62卷 201-207页

作者：李阳唐志国华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

多导体传输线(multi-conductor transmission line, MTL)模型是仿真分析变压器绕组波过程的有效工具。应用MTL模型对绕组线匝数目较多的变压器进行仿真分析时,需要人工在有限元分析软件搭建绕组等效模型求解电容参数,工作量大且繁琐。此... 详细信息

多导体传输线(multi-conductor transmission line, MTL)模型是仿真分析变压器绕组波过程的有效工具。应用MTL模型对绕组线匝数目较多的变压器进行仿真分析时,需要人工在有限元分析软件搭建绕组等效模型求解电容参数,工作量大且繁琐。此外,MTL模型频域求解方程解耦矩阵为非对称复矩阵,数值计算不稳定且程序运行时间较慢。为此,文中提出基于ActiveX技术,使用MATLAB控制ANSYS(ansys electronics)实现自动化建模,用时仅需33 s,减少了人工干预,提高了自适应性;仿真分析分布参数对MTL方程求解结果的影响,发现电导参数对方程求解结果无影响。忽略电导参数并通过特征值和特征向量数学变换,将原有非对称复矩阵对角化解耦问题转换为稀疏实对称矩阵对角化解耦问题,将程序运行时间缩短49.919%,提高程序运行效率。文中所做工作将变压器MTL模型求解工作不再分裂,变为一个整体,针对不同的绕组只需修改参数即可求解MTL方程,不必进行重复工作,同时缩短程序运行时间,为工程应用提供便利。

关键词：变压器多导体传输线自动化建模解耦优化

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多应力作用下不同材料结构金属化膜自愈特性

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高电压技术 2025年

作者：刘靖舟吴致远王致远王泽刘尚书王伟华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室

干式薄膜电容器全链条国产化成为制约我国高压柔性直流输电系统发展关键，金属化膜电容器常采用金属化聚丙烯薄膜作为介质材料，薄膜的自愈特性等物性是决定电容器综合性能的关键因素，研究金属化膜自愈特性的构效关系是亟待解决的问题... 详细信息

干式薄膜电容器全链条国产化成为制约我国高压柔性直流输电系统发展关键，金属化膜电容器常采用金属化聚丙烯薄膜作为介质材料，薄膜的自愈特性等物性是决定电容器综合性能的关键因素，研究金属化膜自愈特性的构效关系是亟待解决的问题。本文设计了多应力作用下金属化膜自愈特性实验平台，研究了多物理场下方阻、基膜厚度、镀层结构等薄膜结构参数对金属化膜自愈特性的影响，模拟了金属化膜在实际运行工况下发生自愈的过程，统计了不同种类金属膜实验后的自愈形貌，总结了不同材料特性金属化膜发生自愈时的自愈参数随物理场变化的规律并分析其自愈机理，初步建立了金属化膜结构参数与其自愈特性的关联关系，为国产金属化膜结构参数的设计优化提供理论参考。

关键词：金属化膜自愈能量聚丙烯薄膜构效关系自愈形貌多应力

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直流GIS/GIL绝缘子沿面绝缘性能提升方法研究进展

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高电压技术 2025年第3期51卷 987-1009页

作者：李庆民王昌柱武文琪边亚琳任瀚文王健新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 北京市高电压与电磁兼容重点实验室(华北电力大学) 北京102206 中国电力科学研究院有限公司北京100192

直流气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear, GIS)和气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)具有体积小、通流容量高、适用范围广等优点,是构建新型电力系统、实现双碳目标的重要支撑。尽管GIS/GIL等气体绝缘装备... 详细信息

直流气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear, GIS)和气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)具有体积小、通流容量高、适用范围广等优点,是构建新型电力系统、实现双碳目标的重要支撑。尽管GIS/GIL等气体绝缘装备获得了广泛应用,绝缘子沿面绝缘故障仍然是造成设备失效的重要原因,故障两大重要来源是绝缘子表面电荷积聚和金属微粒或粉尘吸附。为此着眼于气-固界面电荷输运关系,修正了绝缘气体离子密度连续性方程并分析了电场调控的重要性,梳理了国内外学者通过绝缘子结构优化、本体材料改性和表面材料改性的技术手段,总结了调控界面电荷、优化沿面电场和抑制粉尘吸附方面的研究成果,并进一步提出亟待解决的关键问题和重要技术瓶颈。针对绝缘子结构优化研究,在电场仿真准确及优化算法先进的基础上,还须发掘闪络电压与沿面电场矢量及放电路径的泛函表征关系,以确定合适的最优化目标函数;针对绝缘子本体及表面材料改性,须开发新型改性材料的规模化制备工艺及精确掺杂与稳定涂覆技术,关注改性材料长时服役稳定运行下的耐热性能与绝缘性能,并提出长时可靠粘附而又抑制粉尘附着的高粘度、低表面能涂层的设计方法。上述问题的有效解决,可为处理直流GIS/GIL的沿面绝缘问题提供有效支撑。

关键词：直流GIS/GIL 电荷积聚粉尘吸附几何结构优化材料改性

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基于热解动力学的有机硅凝胶封装绝缘剩余寿命评估方法

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电工技术学报 2025年第7期40卷 2295-2305页

作者：王伟李贝王健任瀚文李庆民新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 河北工业大学电气工程学院天津300130 北京市高电压与电磁兼容重点实验室(华北电力大学) 北京102206

随着电能变换装备大量投入智能电网与新能源发电领域,功率器件封装绝缘的劣化状态与寿命评估逐渐成为研究热点,采用热分析动力学方法可为封装绝缘剩余寿命评估提供新的解决途径。该文首先推导出有机硅凝胶的微观热解动力学表征模型,建... 详细信息

随着电能变换装备大量投入智能电网与新能源发电领域,功率器件封装绝缘的劣化状态与寿命评估逐渐成为研究热点,采用热分析动力学方法可为封装绝缘剩余寿命评估提供新的解决途径。该文首先推导出有机硅凝胶的微观热解动力学表征模型,建立了剩余寿命与温度积分P(u)、热解活化能E及绝缘失效温度T_f三个状态参量的关联关系,进而给出了高效求解模型状态参量的算法。验证结果表明,该文提出的温度积分算法在整个积分区间内的精度都优于现有温度积分结果,改进Flynn-Wall-Ozawa法可使活化能的计算精度提升2%。同时,由微观判定法得出有机硅凝胶样品的绝缘失效温度为453℃,此时失重率仅为3.4%,明显低于国标推荐的5%失重率,有助于建立更为合理的寿命失效判据。评估结果指出,温度对封装绝缘的影响较为显著,运行温度每升高10℃,绝缘寿命减少约60%。最后,通过有机硅凝胶加速热老化实验证明了使用该文所提模型进行寿命预测的准确性。上述研究结果可为封装绝缘的剩余寿命预测提供理论与方法基础。

关键词：封装绝缘热失重分析活化能寿命预测

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交流电压频率对GIS绝缘子内部气隙局部放电特性的影响

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电机与控制学报 2025年第2期29卷 126-135页

作者：赵琳顾刘欢金涌涛邵先军郭广怀唐志国国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014 华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

柔性低频交流输电在中远距离海上风电送出中具有优势,但工频下广泛应用的局部放电带电检测技术面临着无法直接在低频输变电设备上应用的问题。为此,以GIS绝缘子内部气隙缺陷为研究对象,首先理论分析了频率对绝缘材料介电常数及电导特性... 详细信息

柔性低频交流输电在中远距离海上风电送出中具有优势,但工频下广泛应用的局部放电带电检测技术面临着无法直接在低频输变电设备上应用的问题。为此,以GIS绝缘子内部气隙缺陷为研究对象,首先理论分析了频率对绝缘材料介电常数及电导特性的影响,其次在经典三电容模型基础上仿真研究了不同频率下绝缘内部气隙局部放电特征的差异,最后采用特高频法开展了20~100 Hz范围内的气隙局部放电试验研究。结果表明:随着频率的降低,环氧树脂材料的介电常数略有增加,介质损耗角正切tanδ减小,环氧树脂的电导下降,由此引起气隙缺陷部位电场略有上升和电容时间常数的增大,导致相较于工频,低频20 Hz下起始局放电压有所升高,每周期平均脉冲重复率下降20%;同一电压等级下,低频下PRPD图谱形状、幅值分布范围无明显变化,工频下的PRPD图谱经频率归一化后可作为低频下气隙放电的诊断依据。研究结果可为低频输变电设备的局放检测和诊断提供参考。

关键词：低频交流输电气隙缺陷三电容模型材料电气特性统计参数局部放电图谱

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微水对C_(4)F_(7)N气体分解产物生成速率的影响

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绝缘材料 2025年第2期58卷 39-45页

作者：崔光凯徐焱王璁屠幼萍陈庚樊若岑郑重华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

为了探索微水存在条件下全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)气体分解产物的生成机制,本文对微水参与反应时C_(4)F_(7)N气体的分解过程以及分解后重组的过程进行研究,基于密度泛函理论和过渡态理论计算得到C_(4)F_(7)N气体在微水参与反应条件下的... 详细信息

为了探索微水存在条件下全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)气体分解产物的生成机制,本文对微水参与反应时C_(4)F_(7)N气体的分解过程以及分解后重组的过程进行研究,基于密度泛函理论和过渡态理论计算得到C_(4)F_(7)N气体在微水参与反应条件下的热力学参数以及部分特征产物的生成路径和生成速率。结果表明:在微水参与反应时,C_(4)F_(7)N气体分解所需的活化能低于干燥C_(4)F_(7)N气体分解所需的能量,微水的存在使C_(4)F_(7)N气体更容易分解。C_(4)F_(7)N气体分解产物中CHF3气体的反应速率常数较大,化学性质稳定且具有可检性,可以作为微水存在条件下C_(4)F_(7)N气体分解的特征产物。

关键词：全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N) 微水热力学参数反应速率常数

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变压器过热故障特征气体演化规律的Wiener模型

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高电压技术 2025年

作者：单敬程养春刘孟君纪晓艺王峰唐毅华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室中国电力科学研究院国网山东省电力公司

电力设备缺陷各发展阶段遵循不同规律，故障前夕缺陷发展过程实测数据稀缺。基于历史数据序列的人工智能预测方法解决不了新阶段的预测问题。基于传统可靠性理论的统计分析方法具有较好的实用性。本文基于可靠性理论中的性能退化轨道理... 详细信息

电力设备缺陷各发展阶段遵循不同规律，故障前夕缺陷发展过程实测数据稀缺。基于历史数据序列的人工智能预测方法解决不了新阶段的预测问题。基于传统可靠性理论的统计分析方法具有较好的实用性。本文基于可靠性理论中的性能退化轨道理论，结合多台现场变压器过热故障前夕的油中溶解气体数据，通过将退化轨道模型作为时间尺度转换函数与线性Wiener模型相结合，构建了气体浓度发展变化过程的非线性Wiener退化模型，并给出了模型参数求解步骤和方法。对现场数据分析结果表明，变压器过热故障前夕主要特征气体浓度发展变化整体上服从指数规律，以指数函数作为时间尺度变换函数可以构建非线性Wiener退化模型；该模型对数据序列长度和时间间隔要求低，能够同时反映气体浓度发展过程的非线性趋势和随机性，具备基于可靠性理论的可解释性。统计了过热故障变压器油中甲烷、乙烯和总烃浓度的Wiener退化模型中各参数的概率密度分布函数。研究成果为气体浓度预测和变压器过热故障概率测算提供了解释性好、准确度高、对检测数据量要求低的新方法。

关键词：变压器过热故障油中溶解气体非线性Wiener过程模型退化轨道模型

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半桥型MMC直流侧故障限流设备设计研究

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电网与清洁能源 2025年第3期41卷 18-26页

作者：李明赵峥滕尚甫孙家奇王璁屠幼萍国网经济技术研究院有限公司北京102209 华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

采用半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔直系统发生直流侧故障时,直流母线电流的变化速率极快且暂态峰值较高。为有效减轻故障电流对系统运行稳定性的不利影响,设计了一种可直挂直流母线的故障清除模块拓... 详细信息

采用半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔直系统发生直流侧故障时,直流母线电流的变化速率极快且暂态峰值较高。为有效减轻故障电流对系统运行稳定性的不利影响,设计了一种可直挂直流母线的故障清除模块拓扑结构(fault clear module,FCM),并研究了其设备配置方案。与常规配置直流断路器相比,结果表明:在单极接地故障情况下,该模块对故障电流的峰值抑制效果提升了8.3%,对频率为680 Hz的谐波抑制效果可达90.3%;在双极故障情况下,该模块对故障电流的峰值抑制效果提升了57.4%,对频率为1400 Hz的谐波成分抑制效果可达85%;该模块能够有效降低故障电流的峰值及谐波成分。

关键词：模块化多电平换流器故障电流限流设备配置单极接地故障双极故障

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纳米SiO2/硅橡胶复合材料的陷阱特性

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高电压技术 2018年第8期44卷 2687-2694页

作者：周福文王梦丹屠幼萍艾昕王璁袁之康华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室

硅橡胶作为直流电缆附件中的主绝缘材料,存在空间电荷积聚的问题,研究硅橡胶纳米复合材料的陷阱特性对抑制聚合物材料的空间电荷积聚有重要意义。为此,以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,制备了掺杂不同质量分数（5%、10%和20%）纳米SiO2粒子的... 详细信息

硅橡胶作为直流电缆附件中的主绝缘材料,存在空间电荷积聚的问题,研究硅橡胶纳米复合材料的陷阱特性对抑制聚合物材料的空间电荷积聚有重要意义。为此,以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,制备了掺杂不同质量分数（5%、10%和20%）纳米SiO2粒子的硅橡胶纳米复合试样,通过扫描电子显微镜观测了试样的断面形貌,采用电容探头测量了试样在正、负电晕充电条件下的电位衰减特性,并结合双陷阱能级模型和等温表面电位衰减模型,获得了各试样的空穴陷阱特性和电子陷阱特性。研究结果表明：无纳米掺杂的纯硅橡胶试样中空穴陷阱多为浅陷阱,电子陷阱多为深陷阱;与纯硅橡胶相比,掺杂纳米SiO2粒子的质量分数为5%时,复合材料中空穴深陷阱密度增多,并且空穴陷阱和电子陷阱均以深陷阱为主;而当复合材料中纳米SiO2粒子质量分数增大至10%和20%时,其空穴和电子深陷阱密度显著下降,材料内部大量的浅陷阱有助于其电荷的消散。研究成果可为直流电缆附件中硅橡胶材料的改性提供一定的参考。

关键词：硅橡胶复合材料纳米SiO2粒子电容探头等温表面电位衰减空穴陷阱特性电子陷阱特性

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