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接枝聚丙烯电缆绝缘材料的电树枝特性及机理

电工技术学报 2024年第1期39卷 88-98页

作者：张雯嘉王伟袁浩李琦何金良新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 中石化(北京)化工研究院有限公司电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)

开发高性能的可回收聚丙烯电缆绝缘材料已成为近年来电绝缘领域的研究热点之一。该文对纯聚丙烯（PP）及甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝改性聚丙烯试样的电树枝引发和生长特性进行了研究。试验结果发现，相较于纯聚丙烯试样，接枝试样的电... 详细信息

开发高性能的可回收聚丙烯电缆绝缘材料已成为近年来电绝缘领域的研究热点之一。该文对纯聚丙烯（PP）及甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝改性聚丙烯试样的电树枝引发和生长特性进行了研究。试验结果发现，相较于纯聚丙烯试样，接枝试样的电树枝引发时间显著提高，电树枝劣化区域和生长速率明显减小。分析表明，接枝MMA单体在聚丙烯试样内部引入了大量深陷阱，并减小了球晶尺寸，有利于抑制载流子的输运行为并显著压缩了非晶区通道的空间尺度，进而改善了接枝试样的电树枝引发特性。此外，接枝试样的球晶尺寸减小使得非晶区通道更为曲折狭长，显著增加了电树枝沿着电场方向生长的阻力，进而改善了接枝试样的电树枝生长特性。随着MMA单体掺杂含量的增多，接枝试样的电树枝引发和生长特性逐渐提升。研究结果可为高性能接枝聚丙烯电缆绝缘材料的研发提供参考。

关键词：聚丙烯接枝改性电树枝可回收电缆

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接枝聚丙烯电容薄膜的高温储能特性

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3371-3377,I0002页

作者：罗兵李君洛王少杰胡世勋徐永生肖微徐刚毅何金良李琦特高压电力技术与新型电工装备基础国家工程研究中心广东省广州市510080 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-... 详细信息

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-St)双向拉伸电介质薄膜,在120℃下,PP-g-St可以将能量密度从0.23 J/cm^(3)提高到1.67 J/cm^(3)(储能效率在90%以上),同时接枝后击穿场强大幅提升,高温泄漏电流得到有效抑制,这源自于接枝后引入的深陷阱限制了载流子的输运。接枝样品中的自聚相经拉伸后与基体具有良好的相容性。该文研究为适用于高温高场条件的聚丙烯基电容器薄膜材料的大规模制备提供可能。

关键词：接枝聚丙烯双向拉伸薄膜薄膜电容器高温介电储能

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特高压直流GIL运行可靠性设计与研究

高压电器 2024年第3期60卷 69-79页

作者：黎斌刘琳梁作栋李丽娜曹少华梁芳蔚李传扬何金良张长虹广东电网有限公司电力科学研究院广州510080 清华大学北京100084 平高集团有限公司河南平顶山467000 山东泰开高压开关有限公司山东泰安271000 南方电网超高压输电公司广州540610

特高压直流GIL运行可靠性取决于内绝缘设计的可靠性。此外,导电元件直流电流密度的取值、弹簧触头的定位设计、GIL各元件中的绝缘件与金具连接处的楔形气隙的处理以及母线中支撑件的结构设计细节,都会对产品运行可靠性产生重大影响,不... 详细信息

特高压直流GIL运行可靠性取决于内绝缘设计的可靠性。此外,导电元件直流电流密度的取值、弹簧触头的定位设计、GIL各元件中的绝缘件与金具连接处的楔形气隙的处理以及母线中支撑件的结构设计细节,都会对产品运行可靠性产生重大影响,不能忽视。对于运行环境十分严酷的UHV DC GIL为保证内绝缘工作可靠性和减少气体维护工作量,文中还提出了高气密性结构设计。为适应-50℃低温运行要求,产品选用了液化温度很低的N_(2)/SF_(6)混合气体,对两种气体的配比,压力特性和绝缘特性进行了讨论与计算。还有产品的局放、气体密度及微水含量的监视系统的可靠性设计,都会对产品运行可靠性产生直接影响。文中对上述问题的研究成果作了介绍,可供高压直流产品设计使用。对其中未解的新技术如基于冷镜露点测试原理、微机电技术制作的智能气体湿度和密度监测装置、高压直流复合绝缘套管伞面局放起始场强提出了研究方案。文中提出的诸多GIL运行可靠性设计要点,对于其他超/特高压直流气体绝缘电器可参考选用。

关键词：电流密度弹簧触头定位楔形气隙高气密性设计局放微水监测预警新技术

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特高压直流GIL绝缘设计与研究

高压电器 2024年第2期60卷 1-25页

作者：黎斌刘琳梁作栋李丽娜曹少华梁芳蔚李传扬何金良张长虹广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510080 清华大学北京100084 平高集团有限公司河南平顶山467002 山东泰开高压开关有限公司山东泰安271000 南方电网超高压输电公司广州540610

高压直流电器随电压等级升高其绝缘结构设计难度显著增大,不能简单地沿用交流绝缘件增大尺寸来处理;否则不仅会增大产品尺寸和成本,在绝缘件运行存在温度梯度时其表面还会积聚大量电荷,使电场分布产生更严重畸变。近年来众多研究企图通... 详细信息

高压直流电器随电压等级升高其绝缘结构设计难度显著增大,不能简单地沿用交流绝缘件增大尺寸来处理;否则不仅会增大产品尺寸和成本,在绝缘件运行存在温度梯度时其表面还会积聚大量电荷,使电场分布产生更严重畸变。近年来众多研究企图通过调整绝缘件质量或覆盖表面涂层来改善直流绝缘件电场分布,虽获得一些研究成果,但还不能被产品设计使用。文中强调通过调整绝缘件形状来改善电荷聚集和电场分布的观点,由此提出了结构尺寸小,电场分布好的“椎盘/椎盆”新的直流绝缘件设计,并对其结构和电场作了优化设计计算。对GIL基本母线单元母线中支撑件设计作了分析与论证。此外,对产品内绝缘的金属微粒的防治强调防重于治的设计思想,并提出了相应的防治措施。文中对高压直流产品设计必须用的各种场强设计允许值提出了研究方案。文中提出的椎盘/椎盆绝缘件也适于其他超/特高压直流气体绝缘电器选用。

关键词：特高压直流绝缘结构椎盘/椎盆绝缘子表面电荷与电场优化

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昌黎县玫瑰香葡萄果园管理技术

现代农村科技 2024年第5期 90-90页

作者：何金良李俊强昌黎县苗圃场河北昌黎066600

1 3月下旬~4月果园管理l.1葡萄出土。防寒土可分次去除,不要碰伤枝蔓及芽眼。1.2清园。剪除病、虫枝蔓,铲除枝蔓越冬的病虫害。1.3药防(葡萄芽膨大前)。用3~5波美度石硫合剂喷洒,消灭越冬病菌、虫,降低越冬害虫的虫口基数。1.4浇水施肥... 详细信息

1 3月下旬~4月果园管理l.1葡萄出土。防寒土可分次去除,不要碰伤枝蔓及芽眼。1.2清园。剪除病、虫枝蔓,铲除枝蔓越冬的病虫害。1.3药防(葡萄芽膨大前)。用3~5波美度石硫合剂喷洒,消灭越冬病菌、虫,降低越冬害虫的虫口基数。1.4浇水施肥。灌萌动水并追施氮肥15~20 kg。1.5抹芽。抹老蔓上距地面30 cm以下的潜伏芽;抹双芽或3芽,只保留1个壮芽;抹结果母枝之间的不定芽。2 5月份果园管理 2.1定枝及剪枯桩。分2次进行,距地面40 cm以下的部位不留新梢。主枝延长枝定2个新梢,本着“去远留近,去弱留强”的原则灵活掌握。

关键词：果园管理玫瑰香葡萄虫口基数结果母枝越冬害虫延长枝潜伏芽抹芽

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接枝对聚丙烯绝缘材料热氧老化的影响及机理

中国电机工程学报 2022年第11期42卷 4227-4238页

作者：樊林禛李琦袁浩黄上师何金良电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院

以聚丙烯(polypropylene,PP)为代表的环保型电缆绝缘材料是当前的研究热点。该文研究了接枝改性对聚丙烯材料热氧老化性能的提升效果及作用机理。实验结果表明，在抗氧化剂含量达到阈值之前，热氧老化反应主要局限在非晶区，且氧化反应... 详细信息

以聚丙烯(polypropylene,PP)为代表的环保型电缆绝缘材料是当前的研究热点。该文研究了接枝改性对聚丙烯材料热氧老化性能的提升效果及作用机理。实验结果表明，在抗氧化剂含量达到阈值之前，热氧老化反应主要局限在非晶区，且氧化反应速率较低。在此过程中，晶区结构在热的作用下趋于完善，使得电气性能有所提升，而非晶区结构的部分降解导致试样的拉伸性能显著降低。在抗氧化剂含量达到阈值之后，氧化反应速率加剧，非晶区及晶区结构严重降解，试样在短时间内失去绝缘性能。研究发现，相较于纯PP，接枝试样能够形成小球晶结构和独特的交联结构，抑制氧气向试样内部扩散，降低了氧化反应速率，因而热氧老化性能得到显著提升。随着接枝基团含量的提高，接枝试样的热氧老化性能单调提升，其中10%含量的苯乙烯(styrene,St)接枝试样具有相对最优的热氧老化性能。研究结果为聚丙烯电缆绝缘长期运行性能的提升提供了理论参考。

关键词：聚丙烯接枝改性热氧老化球晶结构

含有非线性电场均化层的高压套管电场分布特性

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高电压技术 2023年第1期49卷 179-187页

作者：何金良孙岗袁之康黄智文胡军清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

直流套管是制约我国直流输变电技术发展和安全可靠运行的主要因素之一。该文提出了含有非线性电场均化层的高压套管技术路线,仿真研究了接地屏位置、长度以及非线性电场均化层几何尺寸、材料参数对高压套管电场分布的影响规律。分析表明... 详细信息

直流套管是制约我国直流输变电技术发展和安全可靠运行的主要因素之一。该文提出了含有非线性电场均化层的高压套管技术路线,仿真研究了接地屏位置、长度以及非线性电场均化层几何尺寸、材料参数对高压套管电场分布的影响规律。分析表明:接地屏的位置和长度主要影响导杆表面电场值及其电场集中区域范围;电场均化层的长度、非线性参数、位置会对套管内部及表面电场分布产生显著影响;更长的电场均化层、较低的非线性材料阈值场强以及更远的电场均化层到导杆表面的距离均能有效均化套管电场。直流电场下含有非线性电场均化层的高压套管电场分布与交流电场下存在较大差异,具有高阈值场强的非线性电场均化层均场效果更优。非线性均压层能够有效改善高压套管的电场分布,无需采用电容均压结构。该工作将为非线性复合材料在高压套管中的应用提供参考。

关键词：非线性复合材料高压套管电场均化层电场分布阈值电场

聚合物纳米复合电介质界面微区原位测试研究进展

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中国电机工程学报 2022年第8期42卷 3055-3064页

作者：梁家杰王少杰罗臻何金良李琦电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

聚合物纳米复合电介质具有优异的电学、热学以及力学性能,在电力和能源等领域被广泛应用。研究者们将聚合物纳米复合电介质的特殊性能归因于基体与纳米颗粒之间形成的界面。但是传统的研究手段不能给出界面作用机理的直接证据,因此近年... 详细信息

聚合物纳米复合电介质具有优异的电学、热学以及力学性能,在电力和能源等领域被广泛应用。研究者们将聚合物纳米复合电介质的特殊性能归因于基体与纳米颗粒之间形成的界面。但是传统的研究手段不能给出界面作用机理的直接证据,因此近年来以原子力显微镜为基础的界面微区原位测试成为重要的研究方法。该文首先对原子力显微镜的基本原理做简要介绍,然后对基于原子力显微镜的微区测试进行综述,包括线性电介质复合材料介电特性、铁电聚合物复合材料极化特性、电荷分布与输运、微区红外光谱等方面,最后对目前聚合物纳米复合电介质材料界面微区原位测试中存在的问题进行讨论,并展望界面微区研究未来的发展方向。

关键词：聚合物纳米复合材料界面原位测试原子力显微镜

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硅烷接枝聚丙烯的直流电性能与陷阱机制

高电压技术 2023年第11期49卷 4480-4489页

作者：彭向阳姚驰余欣胡世勋范亚洲何金良广东省电力装备可靠性企业重点实验室(广东电网公司电力科学研究院) 广州510080 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

为研究接枝改性聚丙烯(polypropylene,PP)作为可回收直流电缆绝缘的电气性能及其调控机理,制备了乙烯基三乙氧基硅烷(vinyltriethoxysilane,VTES)接枝改性的聚丙烯,并重点对其常温和高温下的击穿场强、体积电阻率和相关的陷阱特性与机... 详细信息

为研究接枝改性聚丙烯(polypropylene,PP)作为可回收直流电缆绝缘的电气性能及其调控机理,制备了乙烯基三乙氧基硅烷(vinyltriethoxysilane,VTES)接枝改性的聚丙烯,并重点对其常温和高温下的击穿场强、体积电阻率和相关的陷阱特性与机制进行了测试与分析。实验研究表明:接枝硅烷后的聚丙烯在30℃和90℃两种温度以及电缆绝缘层工作场强的条件下,其电阻率最高提升2~3倍,击穿场强提升接近10%,空间电荷被显著抑制;接枝硅烷可以在材料中引入大量深陷阱。仿真分析表明,接枝硅烷能够在材料中引入较深的电子陷阱能级和较深的静电势阱。陷阱和势阱可以捕获自由载流子,影响电荷输运过程,从而实现电阻率的提升。该文工作可为后续接枝改性聚丙烯直流电缆绝缘材料研究与开发提供参考。

关键词：高压直流电缆聚丙烯接枝改性硅烷直流电阻率陷阱能级势阱