纳米复合涂层对微米级金属粉尘吸附行为的抑制作用

绝缘子表面吸附的金属粉尘可能引起放电甚至诱发闪络,抑制粉尘在绝缘子表面的吸附对提高气固绝缘系统的可靠性具有重要意义。该文选用纳米碳化硅（nano-SiC）和蒙脱土-纳米二氧化钛（MMT-nano-TiO2）,分别从调控表面电荷和改善表面粘黏性能的角度,设计了两种纳米复合涂层。实验表明,蒙脱土-二氧化钛纳米复合涂层（MEP）抑制粉尘吸附的效果整体优于碳化硅纳米复合涂层（SEP）,与无涂层绝缘子模型相比,MEP6涂层表面吸附的粉尘分布范围大幅减小,吸附质量降低54%,抑制金属粉尘吸附的效果最优。进一步建立粉尘受力分析模型,将其运动吸附过程划分为启举、飞行和吸附三个阶段,阐释了粉尘吸附的动力学过程。最后,结合表面电荷分布特征、材料间本征粘附特性分析,指出MEP6涂层抑制粉尘吸附效果明显是缘于同时实现了电荷调控与抗粘黏性能的提升。该研究通过引入纳米复合涂层有效抑制了金属粉尘吸附,可为提升绝缘子表面绝缘强度提供新思路。     

直流电场下C_4F_7N/CO_2与SF_6/N_2混合气体中铝质球形自由微粒放电敏感度对比分析

直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)充SF_6混合气体或SF_6替代气体时,其绝缘性能将受到自由金属微粒的影响。本文重点针对C_4F_7N/CO_2以及SF_6/N_2混合气体,开展绝缘强度的影响分析。选用的实验气体组份为:C_4F_7N/CO_2(4%/96%)、SF_6/N_2(其中SF_6比例分别为20%、30%、50%和70%)以及纯SF_6气体,在球-碗电极直流电场下,开展微粒影响下的气隙击穿实验。提出微粒放电敏感度(DSP)的概念及定义,用以评估不同组分气体绝缘强度对金属微粒导致的局部电场强度剧变的敏感程度。实验结果表明,在0.1~0.5MPa气压范围内,不存在微粒时,4%C_4F_7N/96%CO_2绝缘强度与30%SF_6/70%N2混合气体相当;存在微粒影响时,4%C_4F_7N/96%CO_2混合气体的DSP值低于30%SF_6/70%N2混合气体的,而高于20%SF_6/80%N2混合气体的,且放电电流呈现双峰值特征。C_4F_7N/CO_2混合气体具有绝缘强度高、对微粒放电敏感度低的特性,这与C_4F_7N具有强电负性和高吸附系数有关。本文还结合微粒运动触发放电的物理模型,阐明了气隙击穿电流出现双峰特征的原因。     

直流GIL电极覆膜对微粒抑制的极性效应

自由金属微粒的存在是制约直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)稳定运行的重要因素之一,电极覆膜可以有效降低微粒活性、提高系统绝缘程度。论文主要研究了不同极性直流应力下电极覆膜对金属微粒带电量及运动活性的影响,搭建了金属微粒电荷测量及运动观测平台,并提出了金属微粒的"活跃指数"M,分析了不同覆膜情况下微粒的活跃程度。实验结果表明:电极覆膜时微粒带电存在时滞特性,且负极性下的时滞时间比正极性下高16%;下极板覆膜后,微粒静止时通过传导和微放电带电,而微粒运动过程中与介质膜碰撞时通过微放电带电;电极覆膜后微粒的启举电压可以提高10%左右,且微粒运动的"活跃指数"M将降低69%~94%。据此得出,正电压下应采取地电极覆膜措施,而负电压下应采取双电极覆膜措施。     

基于泄漏扩散数值模拟的GIS室内SF6检测与回收策略

SF_6因其优异的性能而广泛应用于电力工业,但SF_6气体泄漏故障时有发生,威胁着大气环境、电气设备及运维人员人身安全。文中以某GIS室内盆式绝缘子开裂导致的气体泄漏事故为例,基于计算流体力学模型,开展真型尺寸GIS室SF_6泄漏气体分布规律研究,掌握了GIS室内站SF_6泄漏扩散分布规律。研究发现:SF_6由开始外泄到均匀分布,会经历喷射、重力扩展、空气卷吸及被动扩散等4个阶段。进一步提出了SF_6泄漏气体的回收策略,在0.3 m水平面合理布置SF_6检测装置,能在10 s内快速高效检测到外泄气体;30 s内应将气体回收装置投入到气体泄漏区域开展工作,SF_6回收装置应重点布置在GIS的四个角落,GIS室中部区域也应合理增设回收装置。     

不同含水率下电—热耦合应力对油纸绝缘界面小分子气体扩散特性的影响机制

油纸绝缘在实际运行过程中，受到电—热耦合应力作用，其内部产生的气体以气泡的形式从界面处析出，造成局部放电甚至绝缘击穿，危害变压器的运行安全。文中通过搭建油纸绝缘电—热耦合实验平台，分别对不同温度、不同电场强度以及不同含水率条件下的油纸绝缘模型进行实验，实验结果表明，随着电场强度以及含水率的提高，气泡析出的起始温度逐渐下降。由此进一步建立油纸绝缘界面分子动力学仿真模型，以绝缘纸老化裂解过程中产生较多的CO₂为例，对其在油纸绝缘界面处的聚集状态、相对浓度，扩散系数，氢键作用以及自由体积分数进行了研究。模拟结果表明，升温提高了自由体积分数，促进了CO₂分子的布朗运动，较多CO₂分子扩散至界面处与绝缘油中，扩散系数提高了187.96%。相同温度作用下，随着电场强度的增大，CO₂分子与其他分子间形成的氢键数量减少，导致CO₂受到的分子间作用力减小，290 K时，电场从50 kV/m增大到200 k V/m时，扩散系数平均提高了90.41%;360 K时，提高14.02%。含水率的提高使得...     

Long-term corona behaviour and performance enhancing mechanism of SiC/epoxy nanocomposite in SF6 gas environment

Surface coating technology is an effective way to solve the interface insulation problem of DC GIS/GIL basin insulators, but the performance of the coating will change greatly, and the insulation strength will be completely lost, after long-term use in the extreme conditions of corona erosion. In this research, the multi-needle-plate electrode platform was constructed to explore the long-term use performance of Si C-doped nanocomposite exposed to corona discharge in SF6gas. Samples with a high S...