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介电响应分析中温度归一化获得标准曲线的方法、意义及应用

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中国电机工程学报 2017年第15期37卷 4530-4537页

作者：高岩峰梁曦东仵超左周 Dissado L A 国网冀北电力有限公司电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司) 北京市西城区100045 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京市海淀区100084 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 莱斯特大学工程系

温度是影响电介质介电响应的重要外界因素。将不同温度条件下测量获得的介电响应曲线平移而形成相互重叠的介电响应曲线的方法即温度归一化方法,所获得的重叠的介电响应曲线即为标准曲线(master curve)。为获得正确的标准曲线,需要在双... 详细信息

温度是影响电介质介电响应的重要外界因素。将不同温度条件下测量获得的介电响应曲线平移而形成相互重叠的介电响应曲线的方法即温度归一化方法,所获得的重叠的介电响应曲线即为标准曲线(master curve)。为获得正确的标准曲线,需要在双对数坐标中对极化率的实部和虚部同时进行温度归一化平移、并记录平移的移动轨迹(即参考点的移动轨迹)。参考点的移动轨迹即反映了温度对于介电响应的影响。标准曲线可以扩展所测介电响应的频率范围、增加数据点的密集程度,消除试验中的偶然误差,提高试验结果的准确性。标准曲线可以用于判断测量的介电响应是否是由单一的弛豫过程构成、判断电介质的微观结构是否随着温度的变化而变化、获得介电响应的温度特性等。通过温度归一化平移获得重合的标准曲线并非必然结果,在由温度特性不一致的多弛豫过程组成的介电响应中或在电介质微观结构发生变化的温度范围内,是无法获得重合的标准曲线的。该文以测量高电压外绝缘领域常用的高温硫化硅橡胶的介电响应为例,详细说明了温度归一化方法在介电响应分析中的应用。

关键词：介电响应温度归一化方法标准曲线极化率高温硫化硅橡胶低频弥散

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温度对油纸绝缘介电响应特性的影响

电工技术学报 2012年第5期27卷 50-55页

作者：王世强魏建林张冠军杨双锁董明刘孝为霍大渭西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 陕西电力科学研究院西安710054

为了研究温度对变压器油纸绝缘介电响应测量结果的影响,以更准确地评估纸板微水含量和老化状态,设计了在不同温度下对变压器油浸绝缘纸板试品分别进行时域回复电压(RV)和频域谱(FDS)测量的实验,比较不同温度下油纸绝缘RV极化谱特征参数... 详细信息

为了研究温度对变压器油纸绝缘介电响应测量结果的影响,以更准确地评估纸板微水含量和老化状态,设计了在不同温度下对变压器油浸绝缘纸板试品分别进行时域回复电压(RV)和频域谱(FDS)测量的实验,比较不同温度下油纸绝缘RV极化谱特征参数以及介质损耗因数tan、复电容实部C′、虚部C″的频域谱曲线变化,分析变化趋势及原因,研究温度对介电响应方法评估绝缘纸板微水含量及其老化状态的影响。结果显示,随着温度的升高,试品RV极化谱曲线峰值向较短充电时间方向偏移,峰值时间和峰值电压均减小;试品tan和C″频域谱曲线向高频方向偏移,最小值略微增大;C′变大,在较低频率尤其明显。因此,在用介电响应法评估纸板微水含量及老化状态必须考虑温度影响,否则将导致评估结果失实。

关键词：温度油纸绝缘介电响应微水含量老化状态

等效电路模型分析介电响应的方法、意义及应用

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中国电机工程学报 2018年第1期38卷 300-308页

作者：高岩峰梁曦东 Chalashkanov N M 仵超左周 Dissado L A 国网冀北电力有限公司电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司) 北京市西城区100045 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京市海淀区100084 莱斯特大学工程系莱斯特LE17RH英国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

等效电路模型是研究电介质介电响应的有效手段，其反映的是实际介电响应与由代表弛豫过程、电导过程的电气单元构成的电路之间的关系。在等效电路模型中所有可能的电气单元种类包括：1）弛豫峰型介电响应单元；2）低频弥散介电响应单元... 详细信息

等效电路模型是研究电介质介电响应的有效手段，其反映的是实际介电响应与由代表弛豫过程、电导过程的电气单元构成的电路之间的关系。在等效电路模型中所有可能的电气单元种类包括：1）弛豫峰型介电响应单元；2）低频弥散介电响应单元；3）电荷扩散单元；4）频率无关电容单元；5）直流电导单元。需要根据电介质的微观结构的实际物理意义以及实际的测量条件来选择等效电路模型中相应的电气单元以及单元之间的电气连接方式。在计算等效电路模型的具体参数时，需要在拟合中同时考虑复电容的实部和虚部。同一种电介质，测量的条件不同会导致所测量获得的介电响应和相应的等效电路模型也不同。判断等效电路模型是否合理需从物理实际角度和数学拟合角度两个方面进行判断，不能仅仅为了提高等效电路模型对实际介电响应的拟合程度而随意添加没有实际弛豫过程或电导过程对应的电气单元。等效电路模型分析可以对实际电介质介电响应进行定量的表征，这为深入分析外界条件、组分含量等因素对电介质介电响应以及对电介质微观结构的影响提供了分析方法和理论依据。该文以分析电气绝缘领域常见的硅橡胶材料和树脂材料的介电响应为例，详细讨论了分析实际电介质介电响应时构建等效电路模型的方法以及判断所选等效电路模型是否合理的依据。

关键词：介电响应等效电路模型弛豫峰型介电响应低频弥散介电响应电荷扩散直流电导

宽频带油纸绝缘介电响应的全过程谱图提取和定量分析

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中国电机工程学报 2021年第5期41卷 1547-1556页

作者：谢佳成董明于泊宁范文杰胡一卓徐广昊汪可电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

为深入而全面地解释油纸绝缘材料在宽频带内介电响应的微观机理,基于普适弛豫定律和凝聚态物理经典理论,利用响应谱图受温度影响的频移特性,通过势垒能级这一本征参量建立油纸绝缘材料频域介电谱与热刺激电流曲线在表征同类介电过程时... 详细信息

为深入而全面地解释油纸绝缘材料在宽频带内介电响应的微观机理,基于普适弛豫定律和凝聚态物理经典理论,利用响应谱图受温度影响的频移特性,通过势垒能级这一本征参量建立油纸绝缘材料频域介电谱与热刺激电流曲线在表征同类介电过程时的联系,并进一步以复介电常数实部与虚部关联关系和复介电常数一阶偏微分方程的数据处理手段,形成具有可靠理论依据的宽频带介电过程微观机理综合分析新方法。基于此,依次在宽频带内提取和观察了电荷的各类运动过程。分析结果表明,在较宽温度范围内,油纸绝缘材料的频域介电谱曲线从低频到高频依次包括低频弥散、交流电导和电极极化、界面极化及偶极子转向极化等独立介电过程,并根据相关理论模型和试验数据对上述各独立过程进行定量研究,确定其微观物理机制、频谱函数和发生条件。该研究揭示了油纸绝缘材料在全频域范围的电荷运动规律,为频域介电谱法应用于电力设备绝缘评估提供了新的理论分析思路。

关键词：油纸绝缘介电响应宽频带电导与极化

套管油纸绝缘受潮与老化的介电响应非线性特性和辨识方法

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电机与控制学报 2022年第6期26卷 18-30页

作者：张大宁梁兆杰李璇田杰穆海宝张冠军西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049 深圳供电局有限公司广东深圳518000

介电响应作为油纸绝缘的新型无损诊断方法,具有内含绝缘信息丰富,不破坏绝缘等优点,因而受到国内外广泛关注。油纸绝缘受潮和老化时表现出相近的介电响应特征,对该方法的推广应用造成了困难。本文旨在研究变电压激励下油纸绝缘变压器套... 详细信息

介电响应作为油纸绝缘的新型无损诊断方法,具有内含绝缘信息丰富,不破坏绝缘等优点,因而受到国内外广泛关注。油纸绝缘受潮和老化时表现出相近的介电响应特征,对该方法的推广应用造成了困难。本文旨在研究变电压激励下油纸绝缘变压器套管的介电响应非线性特性与绝缘状态辨识方法。首先研究了受潮油纸样品非线性介电响应的机理与模型,进一步研究了热老化油纸绝缘的非线性介电响应特性与典型特征量,最终建立油纸绝缘非线性损耗峰、老化程度、含水量之间的关系式,并对油纸受潮与热老化并存时FDS特征规律进行验证,实现了套管油纸绝缘受潮与老化的状态评价与区分。

关键词：油纸绝缘套管介电响应绝缘老化绝缘受潮绝缘辨识

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纳米SiC纤维改性短切碳纤维增强Si_3N_4陶瓷介电响应及吸波性能

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复合材料学报 2017年第11期34卷 2530-2536页

作者：陈文博肖鹏周伟罗衡李专刘洋俞晓宇李杨中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 湖南工业大学冶金与材料工程学院株洲412008

以甲基三氯硅烷为原料,采用催化化学气相沉积(CCVD)工艺在短切碳纤维(C_(fd))表面制备了纳米SiC纤维(nano SiC_f)改性层,并采用凝胶注模-无压烧结工艺制备了nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料。使用矢量网络分析仪研究... 详细信息

以甲基三氯硅烷为原料,采用催化化学气相沉积(CCVD)工艺在短切碳纤维(C_(fd))表面制备了纳米SiC纤维(nano SiC_f)改性层,并采用凝胶注模-无压烧结工艺制备了nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料。使用矢量网络分析仪研究了nano SiC_f-C_(fd)和C_(fd)对Si_3N_4陶瓷在X波段(8.2~12.4GHz)的介电响应和吸波性能的影响。结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料的复介电常数和介电损耗角正切值(tanδ)均随纤维添加量增加而增大;相同纤维含量时,nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料的介电常数实部比C_(fd)/Si_3N_4复合材料有所降低,但损耗角正切升高。反射损耗结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料拥有更优的电磁波吸收效果。nano SiC_f-C_(fd)含量为2wt%、d=2.5mm时,出现最大吸收峰-14.95dB,反射损耗优于-5dB,波段频宽达3.5GHz。nano SiC_f界面改性能有效提高C_(fd)/Si_3N_4复合材料的吸波性能。

关键词：纳米SiC纤维改性短切碳纤维 Cfd/Si3N4 介电响应吸波性能

基于介电响应技术的变压器油纸绝缘含水率数值评估方法

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电工技术学报 2018年第18期33卷 4397-4407页

作者：张明泽刘骥齐朋帅陈庆国廖俐琳陈昕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 哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地哈尔滨150080 黑龙江电力科学研究院哈尔滨150090

变压器绝缘纸板中的含水率是评估变压器内部绝缘老化的重要指标,为了运用介电响应技术测量变压器绝缘纸板含水率,首先对变压器XY等效模型及复合介质介电常数算法进行理论推导,得到绝缘纸板中含水率与XY等效模型介质损耗因数之间的关系,... 详细信息

变压器绝缘纸板中的含水率是评估变压器内部绝缘老化的重要指标,为了运用介电响应技术测量变压器绝缘纸板含水率,首先对变压器XY等效模型及复合介质介电常数算法进行理论推导,得到绝缘纸板中含水率与XY等效模型介质损耗因数之间的关系,同时结合实验测试数据与频温叠加的基本思想,得出关于纯新油浸纸板复介电常数实部、虚部的具体表达式,将其代入绝缘纸板含水率与损耗因数的关系式中,得到迭代拟合算法。为进一步验证上述含水率拟合算法有效性,现阶段本文在实验室条件下制备了三种不同比例的XY等效模型,在不同温度条件下进行模型损耗因数测试,应用IDAX-300绝缘纸板含水率测试软件与本文迭代算法对测试结果分别进行拟合计算,发现试验中本文迭代拟合算法计算含水率平均误差为4.83%。

关键词：油纸绝缘含水率 XY等效模型介电响应定量评估

变压器油纸绝缘的介电响应特性研究——加速热老化的介电谱

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电工技术学报 2012年第5期27卷 56-62页

作者：魏建林王世强彭华东董明张冠军冯玉昌于峥西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 西北电网有限公司西安710048

为了研究变压器油纸绝缘老化的介电响应特征量,本文对油纸绝缘试品进行了加速热老化,并在老化的不同阶段开展了相同试验温度下的极化、去极化电流(PDC)和频域谱(FDS)试验。在PDC试验数据的基础上,引入时域介电谱理论,提取其峰值和峰值... 详细信息

为了研究变压器油纸绝缘老化的介电响应特征量,本文对油纸绝缘试品进行了加速热老化,并在老化的不同阶段开展了相同试验温度下的极化、去极化电流(PDC)和频域谱(FDS)试验。在PDC试验数据的基础上,引入时域介电谱理论,提取其峰值和峰值时间常数作为老化特征量,研究了该特征量与绝缘老化的关系。结果表明,绝缘老化使PDC试验的极化及去极化电流曲线均明显上移,FDS试验的复电容实部和虚部曲线在低频段均向右上平移,时域介电谱曲线则向左上方平移,这是由于老化引起水分、有机酸等含量的增加以及对纤维素结构的破坏,提高了油纸绝缘间夹层介质界面极化的强度和响应速度而造成的。在本文的试验条件下,油纸绝缘的时域介电谱对其老化反应灵敏,可定量反映油纸绝缘老化程度的变化情况,其峰值和峰值时间常数可考虑用作表征油纸绝缘老化程度的特征量。

关键词：变压器油纸绝缘热老化介电响应介电谱特征量

换流变压器油纸绝缘多因子老化介电响应评估方法

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高电压技术 2022年第5期48卷 1684-1694页

作者：刘骥程炜超张明泽马兴明贾海峰庄伟韬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 国网北京怀柔供电公司北京101400 国网黑龙江省电力有限公司大庆供电公司大庆163458

换流变压器运行中承受电热振动多因子作用,其油纸绝缘老化过程复杂,如何评价多因子联合作用下换流变压器绝缘老化特性,是亟待解决的运维关键问题。为此采用时域介电响应技术,通过多因子加速老化试验获得的不同老化程度油纸绝缘试样,测... 详细信息

换流变压器运行中承受电热振动多因子作用,其油纸绝缘老化过程复杂,如何评价多因子联合作用下换流变压器绝缘老化特性,是亟待解决的运维关键问题。为此采用时域介电响应技术,通过多因子加速老化试验获得的不同老化程度油纸绝缘试样,测得不同老化程度油纸绝缘模型的极化和去极化电流曲线,根据试验结果计算得到随时间变化的电导电流,从中提取出呈指数规律衰减的吸收电流部分;其次对吸收电流进行积分计算得到吸收电荷量的参数值,建立稳态吸收电荷量与聚合度之间的关系,通过吸收电荷量的相对增长率为绝缘状态进行划分等级;最后将吸收电流对数化处理并绘制线性直谱线,提取出直谱线斜率的绝对值作为特征量评估油纸绝缘的老化状态,为换流变绝缘老化状态的评估提供了理论基础。

关键词：油纸绝缘多因子联合老化介电响应吸收电荷量线性直谱线