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变压器油纸绝缘频域介电响应非线性特性研究

中国电机工程学报 2023年第2期43卷 831-842页

作者：张明泽孟繁昊刘骥刘贺千贾海峰李璐工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江省哈尔滨市150030

频域介电响应(frequency domain dielectric response,FDS)技术作为变压器油纸绝缘无损评估的重要手段,而油纸绝缘介电性能非线性变化将影响评估的准确性,因此需要开展油纸绝缘FDS非线性变化规律的研究。该文在实验室条件下制备了多组... 详细信息

频域介电响应(frequency domain dielectric response,FDS)技术作为变压器油纸绝缘无损评估的重要手段,而油纸绝缘介电性能非线性变化将影响评估的准确性,因此需要开展油纸绝缘FDS非线性变化规律的研究。该文在实验室条件下制备了多组不同老化程度、不同含水率的油纸绝缘试样,开展不同温度下油纸绝缘非线性FDS测试。研究发现,测试温度较低、油纸绝缘水分含量较小时,油纸绝缘低频介电响应与电压呈负相关,且随着测试温度的升高,非线性变化区域向高频且损耗因数增大的方向移动,FDS变化规律与测试激励幅值的关系减弱;当测试温度较高、油纸绝缘水分含量较大时,油纸绝缘低频介电响应出现与电压呈正相关的非线性变化规律;同时,根据频温平移计算发现,油纸绝缘的弛豫活化能与交流电导活化能均与其内部水分含量存在线性变化关系,而测试激励幅值对交流电导活化能的影响更为显著。为了消除测试温度对交流电导率的影响,该文建立电导率修正函数,实现了高温、高含水率下油纸绝缘低频交流电导率曲线的平移修正;最后,结合所构建的水分基团迁移率计算模型,定量计算水分含量对老化油纸绝缘频域介电响应非线性变化的影响,其规律与实验结果一致。

关键词：油纸绝缘频域介电响应非线性电导率

纳米碳化硅改性纸板的介电特性与电场均化分析

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电机与控制学报 2014年第12期18卷 79-84,94页

作者：陈庆国刘贺千诸葛祥丽魏新劳哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对换流变压器绝缘结构中直流电场分布不均的问题,通过纳米掺杂手段制备出碳化硅(Si C)改性绝缘纸板,研究了不同纳米掺杂比例对改性绝缘纸板介电参数的影响,以及改性绝缘纸板介电参数随电场强度的变化规律,并通过仿真手段验证了改性绝... 详细信息

针对换流变压器绝缘结构中直流电场分布不均的问题,通过纳米掺杂手段制备出碳化硅(Si C)改性绝缘纸板,研究了不同纳米掺杂比例对改性绝缘纸板介电参数的影响,以及改性绝缘纸板介电参数随电场强度的变化规律,并通过仿真手段验证了改性绝缘纸板对油纸绝缘电场分布的均化作用。试验结果表明:纳米掺杂可改变绝缘纸板的电导率,但对其相对介电常数影响不大,随纳米碳化硅掺杂比例的提高,改性绝缘纸板的电导率呈指数增加;在较低纳米掺杂比例下,电场强度对改性纸板电导率的影响较小,而随着纳米掺杂比例的提高,其电导率随电场强度的增大呈指数增加,表现出明显的非线性特性。仿真结果表明:利用改性纸板的非线性变化特性,可很好地均化直流电压作用下油纸绝缘的电场分布。

关键词：换流变压器油纸绝缘纳米改性非线性电场分布

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纳米蒙脱土改性绝缘纸板的介电特性

高电压技术 2017年第9期43卷 2842-2848页

作者：池明赫陶可鹏陈庆国刘贺千高鹏高自伟哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院哈尔滨150030

为研究陷阱参数对纳米蒙脱土(MMT)改性绝缘纸板介电特性的影响,探索出实验室制备纳米MMT改性绝缘纸板工艺。研究了其力学性能及介电特性随纳米掺杂比例的变化规律,借助热刺激电流(TSC)法测量了不同掺杂比例下改性纸板的陷阱参数,分析了... 详细信息

为研究陷阱参数对纳米蒙脱土(MMT)改性绝缘纸板介电特性的影响,探索出实验室制备纳米MMT改性绝缘纸板工艺。研究了其力学性能及介电特性随纳米掺杂比例的变化规律,借助热刺激电流(TSC)法测量了不同掺杂比例下改性纸板的陷阱参数,分析了纳米掺杂对改性纸板力学性能及介电特性的影响机理。试验结果表明:随着MMT纳米掺杂比例的提高,改性绝缘纸板的介电常数和机械抗张强度呈现先降低后升高的趋势。纳米MMT的掺杂使纸板电导率增加,其非线性拐点对应电场强度随纳米掺杂比例的提高逐渐降低。击穿场强随纳米掺杂比例的增加呈先增后降趋势。借助能带理论分析得出,陷阱电荷量的增加将导致改性纸板的非线性电导率上升;陷阱深度的增加将提高改性纸板击穿场强,陷阱特性是影响改性纸板介电特性变化的主要原因。

关键词：换流变压器油纸绝缘介电特性纳米改性蒙脱土

基于改进NSGA多目标值优化的油纸绝缘状态评估方法

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中国电力 2023年第10期56卷 124-132页

作者：张朋张健杨航曲利民刘贺千于沐禾国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江哈尔滨150030 工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江哈尔滨150080

油纸绝缘作为油浸式电力变压器的重要组成部分,其绝缘状态的可靠对维护变压器的稳定运行至关重要。为准确获得油纸绝缘频域介电响应特性与其绝缘状态的关系,开展了老化、受潮油纸绝缘试样的频域介电响应测试,并基于扩展Debye模型,提出... 详细信息

油纸绝缘作为油浸式电力变压器的重要组成部分,其绝缘状态的可靠对维护变压器的稳定运行至关重要。为准确获得油纸绝缘频域介电响应特性与其绝缘状态的关系,开展了老化、受潮油纸绝缘试样的频域介电响应测试,并基于扩展Debye模型,提出了采用改进非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA)的油纸绝缘宽频介电特征参数的识别方法,通过油纸绝缘复电容的频谱曲线,完成了扩展Debye模型特征参数的准确提取。考虑特征参数信息熵的权重关系,建立了模型特征参数与绝缘水分含量及老化程度的定量表征方程。通过该方法可实现油纸绝缘状态的量化分析,为油浸式电力设备绝缘状态的准确评估提供理论支撑。

关键词：油纸绝缘改进NSGA算法频域介电响应状态评估扩展Debye模型

采用纳米改性纸板的换流变压器出线装置电场分布

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电机与控制学报 2016年第1期20卷 29-34页

作者：陈庆国诸葛祥丽刘贺千池明赫魏新劳哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对换流变压器出线装置在直流及极性反转电压作用下电场分布不均的问题,探究了非线性纳米Si C对绝缘纸板进行改性的方法,制备了纳米改性绝缘纸板试样,并测量了改性纸板的介电特性;结合换流变压器出线装置的实际结构建立了电场分布的仿... 详细信息

针对换流变压器出线装置在直流及极性反转电压作用下电场分布不均的问题,探究了非线性纳米Si C对绝缘纸板进行改性的方法,制备了纳米改性绝缘纸板试样,并测量了改性纸板的介电特性;结合换流变压器出线装置的实际结构建立了电场分布的仿真模型,分析了纸板改性对出线装置电场分布的均化作用。试验结果表明:纳米改性绝缘纸板的相对介电常数随纳米Si C掺杂浓度的增加而增加,但增加的幅度不大,随电场强度的增加呈略微上升的趋势;其电导率随着纳米掺杂浓度的增加而增加,当掺杂浓度达到一定值时,电导率随场强增加表现出明显的非线性特征。仿真结果表明:在直流和极性反转电压下,纸板改性可降低绝缘纸板中的场强,提高变压器油中的场强,使油纸绝缘结构中的电场分布更趋于均匀。

关键词：换流变压器出线装置电场分布纳米SiC 非线性

交直流复合电场–温度场下油纸绝缘内水分暂态分布规律研究

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中国电机工程学报 2023年第8期43卷 3260-3272页

作者：刘骥杨航张明泽刘贺千孟繁昊周玟贾海峰工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江省哈尔滨市150030

换流变压器的稳定运行是维护电网安全的重要保证,其主绝缘承受交直流复合电场-温度场的联合作用,内部水分暂态分布规律与传统模型不同。因此,该文构建复合电场-温度场下的单、双侧水分暂态扩散模型,修正油纸界面处水分的平衡条件,并进... 详细信息

换流变压器的稳定运行是维护电网安全的重要保证,其主绝缘承受交直流复合电场-温度场的联合作用,内部水分暂态分布规律与传统模型不同。因此,该文构建复合电场-温度场下的单、双侧水分暂态扩散模型,修正油纸界面处水分的平衡条件,并进行相关的仿真与试验验证。首先,根据仿真结果可知,油浸纸板的厚度、活化能均会对油浸纸板内部水分暂态分布情况产生影响。在复合电场-温度场作用下,纸板内部水分扩散方向与电场方向有关,纸板微元内电阻率的分布直接影响水分的迁移速率;油浸纸板内部水分的迁移速率较仅受温度场作用时更快,且在油纸界面水分平衡时,纸板内部稳态含水率更高。同时,该文根据频域介电响应曲线的“二次平衡”规律发现,随着测试温度的升高,油纸绝缘模型内水分达到第一次稳态平衡时,油浸纸板内水分变化量逐渐增大,测试温度越高,水分变化量越明显;在相同大小的电场应力作用下,高温将对油纸绝缘模型内水分的第二次稳态平衡起到一定的促进作用。

关键词：换流变压器油纸绝缘水分暂态分布复合电场

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纳米氧化铝改性绝缘纸板的介电特性分析

中国电机工程学报 2017年第14期37卷 4246-4253页

作者：刘贺千池明赫陈庆国高自伟朱学成魏新劳工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080 国网黑龙江省电力科学研究院黑龙江省哈尔滨市150030

为研究陷阱参数对纳米氧化铝(Al_2O_3)改性绝缘纸板介电特性的影响,该文利用实验室小型造纸设备制备出纳米Al_2O_3改性纸板,研究了其介电特性随纳米掺杂比例的变化规律。借助热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)法测量了不同... 详细信息

为研究陷阱参数对纳米氧化铝(Al_2O_3)改性绝缘纸板介电特性的影响,该文利用实验室小型造纸设备制备出纳米Al_2O_3改性纸板,研究了其介电特性随纳米掺杂比例的变化规律。借助热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)法测量了不同纳米掺杂比例下改性纸板的陷阱参数;通过建立纤维素中纳米颗粒的多核模型,分析了陷阱参数对改性纸板介电特性的影响机理。试验结果表明:改性纸板的电导率、相对介电常数及介质损耗因数随纳米掺杂比例的上升先减小后增大,而直流击穿场强则先增大后减小,并在掺杂比例为2.5%时出现最大值;同时,其电导率在高掺杂比例下随电场强度的增加表现出明显的非线性特性;借助能带理论分析得出,改性纸板体系中陷阱深度与陷阱密度随纳米掺杂比例的上升呈先增大后减小的趋势,与热刺激电流测试结果相符,且随陷阱深度和密度的增加,改性纸板击穿场强上升、电导率下降。以上结果表明,陷阱参数是影响改性纸板介电特性变化的主要原因。

关键词：油纸绝缘纳米复合电介质介电特性陷阱参数

PP-g-MAH/SEBS复合材料力学与交流介电性能研究

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哈尔滨理工大学学报 2022年第5期27卷 130-135页

作者：李琳陈孟杨刘贺千杨旭赵洪国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院哈尔滨150000 国网黑龙江省电力有限公司黑龙江帕弗尔能源产业管理有限公司哈尔滨150000 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080

针对聚丙烯绝缘电力电缆绝缘材料中,聚丙烯基体与弹性体分散相两者不相容导致的弹性体分散性差的问题,依据相似相容理论,通过紫外光辐照接枝技术将聚丙烯基体接枝马来酸酐,增加了基体相的极性,从而使弹性体在聚丙烯基体的分散性获得显... 详细信息

针对聚丙烯绝缘电力电缆绝缘材料中,聚丙烯基体与弹性体分散相两者不相容导致的弹性体分散性差的问题,依据相似相容理论,通过紫外光辐照接枝技术将聚丙烯基体接枝马来酸酐,增加了基体相的极性,从而使弹性体在聚丙烯基体的分散性获得显著提升,并使接枝改性后复合材料的弹性模量得到降低,提升了材料韧性。紫外光辐照接枝技术可以通过调控辐照剂量,有效调控接枝率并避免材料在接枝过程中发生降解。同时,接枝改性提升了聚丙烯基体材料的击穿强度,与弹性体分散性提升协同增加了接枝改性复合材料的击穿强度,降低了复合材料的损耗因数。

关键词：聚丙烯接枝马来酸酐力学特性击穿强度

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基于高频阻抗谱的干式空心电抗器匝间短路故障诊断方法

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中国电力 2024年第10期57卷 218-224页

作者：刘贺千张健张海月杨洪达陈世玉申昱博王磊国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江哈尔滨150030 工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江哈尔滨150080

提出了一种利用宽频阻抗谱对干式空心电抗器匝间短路故障进行有效检测的方法。首先,依据多导体传输线理论构建高频下完好电抗器的等值分布电路模型,并且根据分布等值电路参数计算公式构建其等值仿真模型,分析电抗器宽频阻抗谱的高频特性... 详细信息

提出了一种利用宽频阻抗谱对干式空心电抗器匝间短路故障进行有效检测的方法。首先,依据多导体传输线理论构建高频下完好电抗器的等值分布电路模型,并且根据分布等值电路参数计算公式构建其等值仿真模型,分析电抗器宽频阻抗谱的高频特性;其次,对发生匝间短路故障电抗器的宽频阻抗的幅度谱和相位谱进行仿真,分析电感参数变化对电抗器阻抗谱谐振频率的影响规律;最后,在实验室中对小型干式空心电抗器进行试验测试,验证了该方法的有效性。

关键词：干式空心电抗器阻抗谱匝间短路故障诊断高频特性