摘要:

建立了电压与绝缘子表面电荷分布的动态方程，分析了直流电压作用下表面电荷的积聚过程，并给出了绝缘子表面电荷动态分布的近似表达式．研究表明，以往文献中给出的平板电极结构介质分界面处的表面电荷积聚方程只是文中方程的一个特例．引入了具有长度量纲的电压／场强比例系数，并在此基础上计算了3种典型电极算例的表面电荷分布，理论计算结果与以往文献的实验结果基本吻合．

摘要:

环氧树脂在直流电场下易于积聚电荷造成局部电场畸变，进而诱发沿面闪络。文中建立了考虑离子产生、复合、迁移和扩散过程的电荷积聚模型，并在模型中计及了电导率的温度特性。研究了不同温度下气固界面电势、电场、电荷的分布及功率损耗变化，分析了温度对电荷行为和电场畸变率的影响。结果表明：表面电荷密度随温度升高而增大，三结合点处电荷密度最大；温度对切向电场的影响更大，随温度升高，电荷积聚的主要方式由表面传导向体传导转变；适当升温可以提高表面电荷积聚和消散速率，但高温会使表面电荷密度和泄漏电流增大，进而加剧畸变和损耗。该研究将有助于揭示气固界面与沿面闪络的内在联系，为抑制沿面闪络提供可能方案。

摘要:

气固界面的电荷积聚问题是诱发沿面闪络的重要原因，而当前C4F7N/CO2混合气体中电荷积聚特性的相关研究还不够充分。为研究C4F7N/CO2混合气体中表面电荷积聚特性及机理，本文通过指型电极构建极不均匀电场，测量了环氧复合材料在C4F7N/CO2混合气体中的表面电荷分布特性；进一步的，为理清表面电荷来源及迁移特性，测量了冲击电压下C4F7N/CO2混合气体中材料表面电位，比较了附加背板电极前后的表面电荷分布。研究表明，C4F7N/CO2混合气体与SF6中表面电位分布形态相似，均表现为高压电极附近积聚大量同极性电荷，地电极附近积聚少量异极性电荷。随着C4F7N含量升高，C4F7N/CO2混合气体抑制电荷积聚能力增强。表面电荷来源于气体电离和高压电极注入并且随着电场强度的改变，电荷来源也发生变化，切向电场促进了电荷沿表面向更大范围的迁移。该工作对于明确C4F7N/CO2混合气体中表面电荷积聚特性及环保型绝缘气体的推广应用具有重要意义。

摘要:

气体绝缘组合电器（GIS）和气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）广泛应用于长距离、大容量输电线路中。但随着电压等级和输电容量的提升，气固界面性能面临着电荷积聚与固体绝缘子老化等挑战。为了降低绝缘故障的发生，亟需开展GIS/GIL气固界面绝缘机理、测量诊断、寿命评估等相关研究。文中首先总结了气固界面电荷积聚、消散机理以及影响沿面闪络的因素，结果表明温湿度、自由基等因素通过改变绝缘子电导率对沿面闪络造成影响。并针对在役运行绝缘子，着重分析了长期运行中多物理场耦合作用下GIS/GIL中气固界面绝缘失效与老化过程。论述了传统的电学、力学等诊断方法以及新兴的光学检测法、超声检测法以及分子模拟等技术，并分析了多种寿命评估模型的原理与适用范围。最后，提出气固界面绝缘性能评估需重点关注多物理场耦合下的绝缘性能退化过程，通过多种诊断方法提取性能退化的宏观性能与微观结构参数，利用机器学习等手段建立评估物理模型和寿命预测方法等建议。

摘要:

GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低，从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题，文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径，采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相关参数，研究了电压极性、不同电压幅值以及电压极性反转对盆式绝缘子表面电荷分布的影响。结果表明，在直流电压下，凹面主要积聚与外施直流电压极性相反的电荷，凸面主要积聚与直流电压极性相同的电荷，且凹面积聚的电荷密度更大；在极性反转后-100 kV直流电压下，盆式绝缘子表面原先积聚的电荷密度呈现先增大后逐渐减小的趋势，随后转换极性并达到饱和，电场在靠近高压端以及盆式绝缘子沿面0～20 mm处的畸变程度较为明显。电场在盆式绝缘子表面电荷极性发生变化前出现峰值，相比较电荷达到饱和状态，此时盆式绝缘子凹面最大场强增加46%，凸面最大场强增加5.4%。该研究可为直流电压下盆式绝缘子表面电荷分布特性提供指导。

摘要:

直流气体绝缘输电线路(GIL)在长时间电压作用下,内部柱式支撑绝缘子表面易积聚电荷,容易导致绝缘子沿面闪络.因此,研究直流电压下绝缘子表面电荷的积聚特性,对提高直流GIL的绝缘性能和运行可靠性具有重要意义.本文以直流GIL柱式支撑绝缘子为研究对象,设计并搭建表面电荷测量实验平台,引入弱电离气体的迁移扩散方程,利用多物理场有限元分析软件,建立绝缘子-气体复合绝缘结构的表面电荷积聚模型,测量并仿真简化的柱式绝缘子的表面电荷积聚情况,并结合实验和仿真计算结果分析表面电荷积聚成因.同时,建立±800kV直流GIL模型,分析绝缘子的表面电导率、体积电导率和气体的气体电离率对气固界面电场强度和表面电荷积聚的影响.研究深化了直流电压作用下对气-固绝缘界面电荷积聚机理的认识,为直流GIL设备中固体绝缘件的结构设计提供了方法和依据.

摘要:

在直流电压下,油、纸界面空间电荷的积聚会导致空间电场畸变,对直流输电设备的绝缘设计和运行有重要影响.为研究该问题,利用纸板覆盖上、下电极的油纸复合绝缘模型,研究了在不同极性直流电压下,油、纸界面空间电荷的积聚过程.试验中,搭建了基于Kerr效应法的油纸绝缘光学空间电场的测量平台,以实现变压器油中电场的在线非接触式测量.试验结果表明:不同极性的直流电压下,油中电场的暂态过程差异显著,具有明显的极性效应；油、纸界面积聚空间电荷的极性与外施电压的极性和油、纸板的空间位置直接关联:纸板覆盖上电极时油纸界面电荷极性与外施电压极性相反,纸板覆盖下电极时油、纸界面电荷极性与外施电压极性相同；与传统的电阻率-介电常数模型下界面电荷的积聚现象不同,油纸界面电荷积聚的速度具有明显的极性效应:油、纸界面负电荷的积聚速度远大于正电荷的积聚速度,导致不同极性电压下油中电场从暂态容性电场到稳态阻性电场的过渡过程差异显著.

摘要:

为深入研究聚合物介质表面电荷聚散的规律,并探索其相关机理,使用闪络及电晕的方法以实验形式对2种情况下产生的表面电荷积聚与消散问题进行了深入分析,重点对实验中出现的异号电荷积聚进行了探究,明确了实验中异号电荷来源于加压结束时己积聚电荷造成的二次放电.实验发现,连续闪络能够使得试品的闪络电压上升并在闪络3～5次后达到饱和.根据对实际实验现象的分析,提出了介质表面双极性电荷积聚观点,认为闪络后试品及高强度电晕处理会导致双极性积聚,而低强度电晕处理则产生单极性积聚.双极性积聚的电荷会在闪络发展过程中与闪络路径等离子通道中的电荷相互作用,从而影响闪络电压.

摘要:

固体绝缘的表面是高压电力设备绝缘的最薄弱环节,很多绝缘事故都是由沿面放电造成的。发生放电后,电荷会在绝缘表面积聚,会很大程度上影响下一次放电的产生与发展。为此,通过观测在极性交替变化的冲击电压作用下沿同轴圆柱形聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）绝缘表面放电的发展以及测量放电后表面残余电荷电位的分布,来研究残余电荷对沿面放电的影响。研究表明,在改变冲击电压的极性后,由于反极性残余电荷的影响,放电会被促进,放电通道会沿着前一次放电的通道向前发展,并且会比前一次放电距离略长,放电的强度会增强,放电的发展速度也会加快。在沿着放电通道方向,表面电荷电位梯度可以明显分为两部分：在放电头部的20mm区域,电位梯度较大,为流注放电;而在后面的主干部,电位梯度平缓,为先导放电。

摘要:

气体绝缘输电线路(GIL)是一种先进的输电方式,可满足特殊环境下的输电需求.然而,在直流电压下,GIL绝缘子表面存在显著的电荷积聚现象,极易引发沿面闪络,严重制约了GIL在直流工程中的应用.因此,开展直流GIL中固-气界面电荷特性的研究具有重要意义.在此背景下,本系列文章综述了多年来国内外有关直流GIL中固-气界面电荷特性的主要研究成果.本文综述Ⅰ首先总结了目前测量表面电荷的三种主要方法,介绍了基于数字图像处理技术的电荷反演算法;其次,从早期研究基础和目前研究现状两方面重点分析固-气界面电荷的积聚机理和仿真模型,并提出电荷积聚可能存在的两种模式:“基本”模式和“电荷斑”模式;最后,从固-气界面电荷的测量技术、仿真模型和机理研究三方面对未来工作给出了相关建议.