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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

碳纳米管传感器检测SF_6放电分解组分的实验研究

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电工技术学报 2011年第11期26卷 121-126页

作者：张晓星刘王挺唐炬孟凡生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400044

研制了一种用浓硫酸和浓硝酸修饰,以印制电路板为基底,用于检测SF6局部放电分解组分的碳纳米管传感器。分析了碳纳米管膜的导电模型,并通过真空下传感器的温度特性试验,对修饰前后的碳纳米管传感器的电阻随温度变化的关系进行了分析。... 详细信息

研制了一种用浓硫酸和浓硝酸修饰,以印制电路板为基底,用于检测SF6局部放电分解组分的碳纳米管传感器。分析了碳纳米管膜的导电模型,并通过真空下传感器的温度特性试验,对修饰前后的碳纳米管传感器的电阻随温度变化的关系进行了分析。在实验室采用SF6放电分解试验装置,用碳纳米管传感器对分解组分进行检测,结果表明用经混酸修饰后的样品制作出的传感器对SF6放电分解组分表现出较好的吸附性。此外,研究了温度对传感器吸附性能的影响,结果表明,温度在85℃时传感器表现出最强的吸附性。

关键词：碳纳米管传感器电学特性温度六氟化硫分解组分

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CF_3I在微水条件下的放电分解组分研究

高电压技术 2016年第1期42卷 172-178页

作者：张晓星戴琦伟韩晔飞肖淞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

CF_3I可以作为SF6的替代气体而应用于各类气体绝缘设备中,而H_2O对CF_3I放电分解组分的影响还鲜有研究。故通过密度泛函理论(DFT),对处于常温常压下含有微量水分的CF_3I放电分解过程进行仿真分析,以求完善CF_3I的替代理论。首先,根据热... 详细信息

CF_3I可以作为SF6的替代气体而应用于各类气体绝缘设备中,而H_2O对CF_3I放电分解组分的影响还鲜有研究。故通过密度泛函理论(DFT),对处于常温常压下含有微量水分的CF_3I放电分解过程进行仿真分析,以求完善CF_3I的替代理论。首先,根据热力学理论求得CF_3I等主要分子的结构模型,并在此模型的基础上计算各个CF_3I分解反应进行的难易程度,获得CF_3I分子最可能的分解途径,并得到纯CF_3I气体的动态平衡过程;其次分析H_2O在放电环境下生成OH·和H·的反应路径;最后探讨在微水的影响下,CF_3I与H_2O在放电过程中可能发生的主要反应及产生的主要产物。研究结果表明:CF_3I直接吸附电子后分解成CF_3·和I-所需吸收的能量是最少的,因此该途径最为可行;H_2O分解产生H·和OH·最少,分别需要吸收377.58 k J/mol和488.29 k J/mol;微水的存在使得分解组分多样化和复杂化,破坏了CF_3I自身的动态平衡,由此降低CF_3I气体的局部放电起始电压进而减弱了其绝缘性能。

关键词：微水放电密度泛函理论分解组分分解途径能量

针-板缺陷模型下局部放电量与SF_6分解组分的关联特性

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高电压技术 2012年第3期38卷 527-534页

作者：唐炬任晓龙谭志红裘吟君孙才新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 海南省电力公司海口570100

为了定量判断气体绝缘组合开关电器(GIS)内金属突出物缺陷所产生局部放电(PD)的严重程度,在自建的SF6放电分解实验平台上,用针-板缺陷模型产生PD使SF6发生放电分解形成特征组分,分别在不同电压等级下进行96h实验,采用气相色谱法对分解... 详细信息

为了定量判断气体绝缘组合开关电器(GIS)内金属突出物缺陷所产生局部放电(PD)的严重程度,在自建的SF6放电分解实验平台上,用针-板缺陷模型产生PD使SF6发生放电分解形成特征组分,分别在不同电压等级下进行96h实验,采用气相色谱法对分解组分进行定量测定,同时用50Ω无感电阻检测PD量大小,深入研究了PD量与SF6气体分解组分之间的关联特性,结果表明,针-板缺陷PD下SF6分解可产生CF4、CO2、SO2F2、SOF2等组分,SO2F2和SOF2的体积分数及产气速率与每秒平均放电量Qsec关联性良好,SO2F2和SOF2的体积分数及产气均方速率随Qsec增大而增加,而(SOF2+SO2F2)与(CO2+CF4)的体积分数比值随Qsec近似呈线性增长,CF4与CO2以及SOF2与SO2F2的体积分数比值可作为较大Qsec的辅助判据,因此,可以通过SF6气体组分定量分析来判断GIS设备内部PD的程度。

关键词： SF6 针-板缺陷放电量分解组分关联特性气相色谱法

针-板缺陷开关柜局部放电与空气分解组分的关联特性

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高电压技术 2016年第12期42卷 3948-3954页

作者：张晓星周磊裘吟君陈林聪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 海南电力技术研究院海口570100

空气开关柜在配电网中扮演着重要的作用,针对开关柜的局部放电监测,提出通过检测空气放电分解组分的方法进行非电法局部放电(PD)监测。在研制的空气局部放电试验平台上,放入针-板缺陷模型产生PD使空气发生分解产生特征气体,通过调节施... 详细信息

空气开关柜在配电网中扮演着重要的作用,针对开关柜的局部放电监测,提出通过检测空气放电分解组分的方法进行非电法局部放电(PD)监测。在研制的空气局部放电试验平台上,放入针-板缺陷模型产生PD使空气发生分解产生特征气体,通过调节施加在针-板缺陷模型上的电压控制PD强度,利用烟气分析仪分析气体组分及其体积分数的同时,采用脉冲电流法检测放电量,探索气体分解组分、体积分数、产气速率与放电量的关联特性。实验数据结果表明:针-板缺陷模型产生的PD放电可使空气发生分解,生成CO、NO_2等特征气体,其气体的体积分数随着放电时间延长不断增加,放电前期气体体积分数随着放电量呈现线性增长趋势,随着参与反应的物质不断减少,放电后期呈现饱和现象,且NO_2的饱和程度低于CO。CO和NO_2的产气速率由于气体浓度的饱和也呈现与放电量的线性饱和关系。

关键词：开关柜空气分解针-板缺陷分解组分放电量局部放电关联特性

SF_6分解组分的二维相关光谱红外检测识别

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高电压技术 2010年第6期36卷 1475-1479页

作者：张晓星王震胡耀垓任江波重庆大学输变电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 武汉大学电子信息学院武汉430072

利用SF6局部放电分解组分的特点能够很好地监测GIS内部绝缘状态。为此,采用傅立叶变换红外吸收光谱法(FTIR)来对SF6分解组分进行检测,发现其自身的吸收峰多且强,淹没了一些重要分解组分的信息。针对该难点,提出用二维相关光谱技术来对... 详细信息

利用SF6局部放电分解组分的特点能够很好地监测GIS内部绝缘状态。为此,采用傅立叶变换红外吸收光谱法(FTIR)来对SF6分解组分进行检测,发现其自身的吸收峰多且强,淹没了一些重要分解组分的信息。针对该难点,提出用二维相关光谱技术来对光谱进行宏观放大,依据其选峰原则,成功分析出了CF4、SOF4两种组分,使红外检测SF6分解组分的种类增至:SOF2、SO2F2、SF4、SOF4、CO、SO2、CF4共7种,该方法能够准确了解SF6的分解情况,满足GIS在线监测的要求。

关键词：局部放电傅立叶变换红外吸收光谱法六氟化硫分解组分四氟化碳四氟化硫酰二维相关光谱

基于光声光谱法的SF_6气体分解组分在线监测技术

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高电压技术 2016年第9期42卷 2995-3002页

作者：张英张晓星李军卫余鹏程贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵阳550002 重庆大学输变电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030

为研究基于光声光谱法的分解组分在线监测技术,设计了在线监测的拓扑结构,提出了自循环监测气路设计,构建了气体光声检测单元,实现了分解组分SO2、CO及CF4含量和增长速率的连续监测,可及时发现SF6电气设备内部早期绝缘缺陷。基于光声光... 详细信息

为研究基于光声光谱法的分解组分在线监测技术,设计了在线监测的拓扑结构,提出了自循环监测气路设计,构建了气体光声检测单元,实现了分解组分SO2、CO及CF4含量和增长速率的连续监测,可及时发现SF6电气设备内部早期绝缘缺陷。基于光声光谱理论进行仿真研究,设计了一维纵向共振式光声池,获得了制作光声池的最优参数。选定了气体组分的最优吸收峰,测定不同体积分数标准气体的光声信号幅值,发现体积分数和光声信号幅值线性关系良好。测定了相同试验条件下的噪声水平,得到了SO2、CO和CF4气体的最低检测限,体积分数分别为1.94×10-6、6.28×10-6和7.17×10-6。根据研究结果制作了一台GIS气体组分光声光谱在线监测装置,已成功应用,实现了基于光声光谱法的GIS内多组分的无干扰在线监测,为基于SF6气体特征分解组分的设备内绝缘故障诊断奠定了基础。

关键词： SF6电气设备分解组分光声光谱在线监测光声池痕量检测

局部放电下微水对SF_6分解组分的形成及其影响规律

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电工技术学报 2012年第10期27卷 13-19页

作者：唐炬裘吟君曾福平袁静帆张晓星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400044 海南电力公司海口570100

H2O是影响SF6在局部放电下形成最终分解组分、组分含量及其产气速率等的重要因素之一,其影响机理及规律尚不完全清楚。本文利用研制的SF6局部放电分解试验平台,对不同H2O含量下SF6气体进行了48h局部放电分解试验,利用气相色谱检测得到... 详细信息

H2O是影响SF6在局部放电下形成最终分解组分、组分含量及其产气速率等的重要因素之一,其影响机理及规律尚不完全清楚。本文利用研制的SF6局部放电分解试验平台,对不同H2O含量下SF6气体进行了48h局部放电分解试验,利用气相色谱检测得到了不同H2O含量的SF6在PD作用下所生成的各特征组分含量,并最终得到H2O对分解特性的影响规律。研究发现:H2O含量的增加会抑制CF4的生成,CO2的生成量高于CF4,对SO2F2和SOF2的生成均有先促进后抑制的作用,且对SOF2的促进和抑制作用都强于SO2F2;当H2O含量较低时,随局部放电时间延长,SO2F2与SOF2的浓度比即(SO2F2)/(SOF2)逐渐减小,当H2O含量较高时,随局部放电时间的增加该比值逐渐增加。因此,利用SF6放电分解特征组分来诊断设备故障时必须考虑H2O的影响。

关键词：局部放电六氟化硫组分分析水分分解组分

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SF_6分解组分的红外光谱定量测定

高电压技术 2010年第3期36卷 584-589页

作者：张晓星任江波李毅缪书唯周斌张密重庆大学输变电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 四川省德阳电业局德阳618000

SF6发生局部放电时会生成一定的稳定特征分解组分,利用这些特征组分可以监测GIS内部绝缘状态。分别采用SF6气体与高纯氮气作为红外检测背景气体获取SF6分解组分的光谱图进行了比较,选取SF6作为红外检测背景气体。测量了SOF2、SO2F2、SO2... 详细信息

SF6发生局部放电时会生成一定的稳定特征分解组分,利用这些特征组分可以监测GIS内部绝缘状态。分别采用SF6气体与高纯氮气作为红外检测背景气体获取SF6分解组分的光谱图进行了比较,选取SF6作为红外检测背景气体。测量了SOF2、SO2F2、SO2、CO标准气体的红外吸收光谱图,选取了其最优吸收峰,计算了最优峰处的吸光系数。对局部放电试验装置进行了放电量标定,在5个局部放电量下进行多组红外检测,结果表明存在临界放电量,不同放电时间和放电量下各组分产气率不同。SOF2、SO2F2的产气率随放电量及放电时间变化较有规律,可以用产气率反演局部放电程度;SO2和CO产气率变化复杂,但其变化趋势同样可以用于表征内部绝缘状态。

关键词：六氟化硫局部放电分解组分傅立叶变换红外吸收光谱定量产气率