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直流高压下GIS支柱绝缘子表面电荷积聚特性

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高电压技术 2015年第9期41卷 3073-3081页

作者：王邸博唐炬刘凯重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 武汉大学电气工程学院武汉430072

支柱绝缘子表面的电荷积聚问题是影响直流气体绝缘设备安全运行的重要因素。为了获取直流高压下GIS支柱绝缘子表面电荷的积聚特性,采用静电探头法对直流电压作用一段时间后的两种不同形状绝缘子进行了表面电位的测量,并基于测得的表面... 详细信息

支柱绝缘子表面的电荷积聚问题是影响直流气体绝缘设备安全运行的重要因素。为了获取直流高压下GIS支柱绝缘子表面电荷的积聚特性,采用静电探头法对直流电压作用一段时间后的两种不同形状绝缘子进行了表面电位的测量,并基于测得的表面电位利用Comsol仿真软件进行了表面电荷的反演计算,得到了绝缘子在不同加压时间、幅值、极性的直流高压下的表面电荷分布特性,结合现存的3种表面电荷积聚机理对实验结果进行了初步的探讨和分析。研究表明:加压时间、幅值的增长会促进绝缘子表面电荷的积聚,电压极性的改变会影响绝缘子表面电荷的分布,绝缘子表面的法向场强分量是绝缘子表面电荷积聚的根本原因,自由电荷通过气体侧传导的方式是绝缘子表面电荷积聚的主要途径,表面传导对电荷积聚也能起到一定的作用。

关键词：绝缘子表面电荷积聚反演计算法向场强分量气体侧传导

直流电压下闪络及电晕后聚合物表面电荷积聚特性

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高电压技术 2015年第11期41卷 3618-3627页

作者：王邸博唐炬陶加贵杨景刚重庆大学输配电装备及系统安全国家重点实验室重庆400030 武汉大学电气工程学院武汉430072 江苏省电力公司电力科学研究院南京211103

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... 详细信息

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已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。

关键词：直流表面电荷闪络电晕微观电荷分布电荷积聚电荷消散

Experimental study on the effect of H_(2)O and O_(2) on the degradation of SF_(6) by pulsed dielectric barrier discharge

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Plasma Science and Technology 2024年第2期26卷 125-131页

作者：李亚龙万昆王宇非张晓星杨照迪傅明利卓然王邸博 Hubei Key Laboratory for High-efficiency Utilization of Solar Energy and Operation Control of Energy Storage System Hubei University of TechnologyWuhan 430068People's Republic of China State Grid HuBei Direct Current Company Yichang 443002People's Republic of China CSG Electric Power Research Institute CO.Ltd Guangzhou 510080People's Republic of China

SF_(6) has excellent insulation performance and arc extinguishing ability,and is widely used in the power ***,its global warming potential is about 23,500 times that of C0_(2),it can exist stably in the atmosphere,it is not easily degradable and is of great potential harm to the *** on pulsed dielectric barrier discharge plasma technology,the effects of H_(2)O and 0_(2) on the degradation of SF_(6) were *** have shown that H_(2)O can effectively promote the decomposition of SF_(6) and improve its degradation rate and energy efficiency of *** the action of a pulse input voltage and input frequency of 15 kV and 15 kHz,respectively,when H_(2)O is added alone the effect of 1% H_(2)O is the best,and the rate and energy efficiency of degradation of SF_(6) reach their maximum values,which are 91.9% and 8.25 g kWh^(-1),*** synergistic effect of H_(2)O and O_(2) on the degradation of SF_(6) was similar to that of H_(2)*** the concentration of H_(2)O and O_(2) was 1%,the system obtained the best rate and energy efficiency of degradation,namely 89.7% and 8.05 g kWh~(-1),*** the same time,different external gases exhibit different capabilities to regulate decomposition *** addition of H_(2)O can effectively improve the selectivity of S0_(2).Under the synergistic effect of H_(2)O and O_(2),with increase in O_(2) concentration the degradation products gradually transformed into SO_(2)F_(2).From the perspective of harmless treatment of the degradation products of SF_(6),the addition of O_(2) during the SF_(6) degradation process should be avoided.

关键词： SF_(6) pulsed dielectric barrier discharge degradation discharge gas

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高压直流绝缘材料表面电荷积聚研究进展

电工技术学报 2017年第8期32卷 10-21页

作者：唐炬潘成王邸博傅明利卓然武汉大学电气工程学院武汉430072 南方电网科学研究院有限责任公司广州510080

随着直流输电技术的发展,直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)因其具有占地面积小、可靠性高、维护少等优点已得到越来越多的关注。相比交流GIS,直流GIS盆式绝缘子存在严重的表面电荷积聚问题,导致其沿面闪络特性下降,制约着直流GIS的工... 详细信息

随着直流输电技术的发展,直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)因其具有占地面积小、可靠性高、维护少等优点已得到越来越多的关注。相比交流GIS,直流GIS盆式绝缘子存在严重的表面电荷积聚问题,导致其沿面闪络特性下降,制约着直流GIS的工程应用。目前关于高压直流下绝缘材料表面电荷积聚特性及抑制措施的研究已成为国际上的热点,本文对此进行系统性的综述,包括:表面电荷测试的常用技术和电荷反演算法,表面电荷的积聚途径及相应来源,表面电荷积聚的仿真模型,表面电荷积聚的影响因素及调控措施。最后,对表面电荷积聚下一步的研究工作给出了建议。

关键词：直流绝缘材料表面电荷积聚综述

用最优谐波小波包变换抑制局部放电混频随机窄带干扰

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中国电机工程学报 2013年第31期33卷 193-201,24页

作者：唐炬樊雷卓然张晓星王邸博输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

在进行电气设备局部放电(partial discharge,PD)在线监测中,当多个随机周期性窄带干扰的频率位于传感器监测频段内部时,会严重影响监测的可信性和准确性,然而目前缺乏有效抑制此类干扰的方法。为此,利用谐波小波具有严格盒形频谱特性的... 详细信息

在进行电气设备局部放电(partial discharge,PD)在线监测中,当多个随机周期性窄带干扰的频率位于传感器监测频段内部时,会严重影响监测的可信性和准确性,然而目前缺乏有效抑制此类干扰的方法。为此,利用谐波小波具有严格盒形频谱特性的优点,提出一种基于最优离散谐波小波包变换的PD去噪新方法,将不同频率窄带干扰的能量分别集中在单一的子带内,用分解后子带香农熵比值的大小来确定包含各窄带干扰的子带,只要将对应的小波系数置零后重构就能得到去除窄带干扰后的PD信号,克服了离散小波包变换子带间存在频谱泄漏的缺点,实现了对PD监测信号的自适应优化分解。通过对仿真和实测PD信号频带范围内含有的混频随机窄带干扰进行去噪处理,并与离散小波包变换去噪结果进行对比分析后表明,最优离散谐波小波包变换对PD信号去噪后的能量损失和波形畸变较小,有利于后续对PD信号的模式识别,可以解决干扰频率位于监测频段内难于抑制的难题。

关键词：谐波小波包子带熵局部放电混频窄带干扰分频能力

基于密度泛函理论的SF6分解组分在ZnO(0001)吸附及传感性能研究

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电工技术学报 2020年第7期35卷 1592-1602页

作者：王邸博陈达畅皮守苗张晓星唐炬南方电网科学研究院有限责任公司广州510663 武汉大学电气与自动化学院武汉430072 太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室(湖北工业大学) 武汉430068 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

基于第一性原理密度泛函理论探讨了四种典型SF6分解组分(SO2,SOF2,SO2F2以及H2S)分别在ZnO(0001)表面上的吸附以及传感性能。计算并比较了不同气体吸附所产生的吸附能、吸附距离、电荷转移、差分电荷密度,并通过能态密度计算探讨了气体... 详细信息

基于第一性原理密度泛函理论探讨了四种典型SF6分解组分(SO2,SOF2,SO2F2以及H2S)分别在ZnO(0001)表面上的吸附以及传感性能。计算并比较了不同气体吸附所产生的吸附能、吸附距离、电荷转移、差分电荷密度,并通过能态密度计算探讨了气体分子与表面的化学相互作用。结果显示,四种气体分子均能与ZnO(0001)表面产生较强的化学吸附作用。除了SO2分子在吸附后还保留本身的分子结构外,其他三种分子均发生了不同程度的分解。SOF2与SO2F2表现为S-F键断裂而H2S表现为S-H键断裂。虽然计算结果显示ZnO(0001)表面对四种组分均有较强的吸附以及气敏性能,但因为较大的吸附能及气体的分解,ZnO对组分的恢复性能有待提升。本文能为基于ZnO及其改性材料的气敏传感器检测SF6分解组分提供理论基础及指导。

关键词：密度泛函理论 SF6分解组分 ZnO(0001)表面气体吸附

SF_(6)替代气体在隔离开关中的开断性能仿真研究

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高压电器 2021年第3期57卷 41-47页

作者：傅明利王勇卓然王炜王邸博宋浩永南方电网科学研究院有限责任公司广州510663 南方电网先进电工材料与装备基础联合实验室广州510663 广东电网有限责任公司广州供电局广州510000

SF_(6)气体由于其优秀的绝缘和灭弧性能而被广泛应用于高压电力开关设备中。但是,SF_(6)是一种强温室效应的气体,因此,研究以氟化腈(C_(4)F_(7)N)气体为代表的新型环保气体作为SF_(6)的替代气体成为了目前高压电器领域的热点问题。文中... 详细信息

SF_(6)气体由于其优秀的绝缘和灭弧性能而被广泛应用于高压电力开关设备中。但是,SF_(6)是一种强温室效应的气体,因此,研究以氟化腈(C_(4)F_(7)N)气体为代表的新型环保气体作为SF_(6)的替代气体成为了目前高压电器领域的热点问题。文中针对126 kV隔离开关结构,建立了燃弧过程的磁流体动力学模型,采用SF_(6)气体和C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的真实气体模型,对比研究了SF_(6)和C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在不同充气压力和触头运动速度下的燃弧过程。建立了弧后电击穿的评估方法,针对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在隔离开关结构下弧后的温度及气压分布,预测了弧后最有可能发生电击穿的区域。文中的结果可以为新型环保气体在隔离开关设备中的应用和优化设计提供参考。

关键词：计算流体力学仿真电弧模型 SF_(6)替代气体 C_(4)F_(7)N 隔离开关

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高压直流转换开关电流转换特性及其影响因素

高电压技术 2018年第9期44卷 2856-2864页

作者：李兴文郭泽傅明利卓然王邸博罗颜电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049 南方电网科学研究院有限责任公司广州510080

高压直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备,需针对其电流转换特性及影响因素展开研究。通过构建直流转换开关所满足的基本电路方程并对方程进行离散处理,建立了500 kV自激振荡型高压直流转换开关的场路耦合电弧模型。首先研究了... 详细信息

高压直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备,需针对其电流转换特性及影响因素展开研究。通过构建直流转换开关所满足的基本电路方程并对方程进行离散处理,建立了500 kV自激振荡型高压直流转换开关的场路耦合电弧模型。首先研究了直流转换开关分断4 kA直流电流时的电流转换特性,得到了电弧电流和电弧电压的动态变化曲线并与实验结果进行对比。其次,通过改变换流支路的电感和电容（L、C为典型值的0.8倍和1.2倍）,分析了二者对电流振荡过程的影响,讨论了不同电感参数值下电弧半径、温度、压力特性与电流转换特性的关系。最后,考虑到空气是一种低成本和环境友好型气体,对比研究了SF6和空气介质中转换开关的电弧特性。结果表明：仿真和实验结果较为一致,实验和计算中电弧电流振荡频率分别为3 450 Hz和3 759 Hz;在一定范围内,增大电感或者电容可以增强电弧振荡,加快电流转移过程,减小燃弧时间;相同谐振频率下,电感对电弧振荡过程的影响较电容大;空气相比SF6可以显著缩短燃弧时间（燃弧时间减少约4.5 ms）,降低电容电压水平（电容电压峰值由4 086.6 V降至2 760.5 V）,在直流转换开关中具有一定的应用前景。此外,仿真方法也有望用于直流转换开关参数的优化设计。

关键词：高压直流转换开关自激振荡电弧磁流体动力学换流支路

CF_3I及微氧条件下放电分解组分形成机理

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高电压技术 2017年第3期43卷 727-735页

作者：肖淞李祎张晓星卓然王邸博田双双武汉大学电气工程学院武汉430072 南方电网公司科学研究院广州510080

CF_3I作为一种性能稳定且安全环保的强电负性气体近年来受到替代气体研究领域的关注,但CF_3I放电分解组分的微观形成机理及微氧对CF_3I放电分解组分的影响鲜有研究。为此首先基于密度泛函理论(DFT)探究了CF_3I分解产生的CF_3·、CF_2:... 详细信息

CF_3I作为一种性能稳定且安全环保的强电负性气体近年来受到替代气体研究领域的关注,但CF_3I放电分解组分的微观形成机理及微氧对CF_3I放电分解组分的影响鲜有研究。为此首先基于密度泛函理论(DFT)探究了CF_3I分解产生的CF_3·、CF_2:自由基间相互反应生成C_2F_6等物质的能量变化,借助过渡态理论对反应路径中的能量变化进行了分析,获得了各分解组分的反应热及活化能;其次分析了微氧条件下CF_3I放电分解过程中的主要反应及产物;最后基于傅里叶变换红外吸收光谱法(FTIR)对CF_3I气体及CF_3I和O_2混合气体的放电分解组分进行了试验验证。研究结果表明,CF_3I放电分解产生的自由基反应生成CF4、C2F6、C2F4、C2F5I的过程无能量势垒,产生C_3F_6和C_3F_8则需要一定的活化能;微氧条件下CF_3I放电分解产生的自由基及组分分子与O·和O_2可以通过三条反应路径生成COF2;试验结果表明O_2的存在可促进消耗CF_3I,破坏其绝缘自恢复过程,使绝缘强度劣化;高气压条件下的CF_3I气体绝缘性能优于低气压,更为可靠。

关键词：密度泛函理论过渡态理论微氧分解组分形成机理