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基于时频域介电响应的绝缘油弛豫过程分析

电工技术学报 2022年第9期37卷 2355-2365页

作者：徐晴川王圣康林福昌李化强电磁工程与新技术国家重点实验室脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学)华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

该文测量并分析了不同水分和老化程度绝缘油的时频域介电响应,通过频域介电谱分析绝缘油弛豫时间较小的弛豫过程,通过极化电流分析绝缘油弛豫时间较大的弛豫过程和直流电导过程,并研究水分含量和老化程度对弛豫过程特征参数的影响。研... 详细信息

该文测量并分析了不同水分和老化程度绝缘油的时频域介电响应,通过频域介电谱分析绝缘油弛豫时间较小的弛豫过程,通过极化电流分析绝缘油弛豫时间较大的弛豫过程和直流电导过程,并研究水分含量和老化程度对弛豫过程特征参数的影响。研究表明,绝缘油频域介电谱可以分为直流电导频段、弛豫极化频段和高频极化频段三个频段。直流电导频段和高频极化频段的实部恒定,虚部与频率成反比,表现为电阻特性。但两个频段的损耗机制不同,前者以电导损耗为主,由直流电导率决定;后者以极化损耗为主,由高频电导率决定。绝缘油的水分含量对直流电导率影响较大,老化程度对高频电导率影响较大。绝缘油频谱在弛豫极化频段的实部和虚部斜率随频率发生变化,表现为明显的弛豫过程。水分含量会减小绝缘油的弛豫时间,老化程度对弛豫时间影响较小。

关键词：绝缘油弛豫过程频域介电谱极化电流电导损耗极化损耗

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双圆极化频率复用数传链路极化损耗影响分析

航天器工程 2012年第6期21卷 98-102页

作者：张莎莎刘希刚黄缙北京空间飞行器总体设计部北京100094

对双圆极化频率复用技术的原理进行了说明,并介绍了影响链路性能的关键参数——交叉极化。通过对遥感卫星极化复用数据传输链路的分析,从工程应用的角度研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗的定量影响。可为极化复用数传链路的设计... 详细信息

对双圆极化频率复用技术的原理进行了说明,并介绍了影响链路性能的关键参数——交叉极化。通过对遥感卫星极化复用数据传输链路的分析,从工程应用的角度研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗的定量影响。可为极化复用数传链路的设计原则和方法提供借鉴。

关键词：遥感卫星数据传输双圆极化频率复用极化损耗

MXene/MnO2复合材料的制备及其吸波性能研究

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MXene/MnO2复合材料的制备及其吸波性能研究

作者：吴小芬云南大学

学位级别：硕士

MXene作为一种新型的层状二维材料,由于其高导电性、丰富的表面官能团以及亲水性等特点,是一种极具研究价值的微波吸收材料。然而,MXene材料的高导电性难以满足阻抗匹配和理想吸波材料多重损耗机制的要求,需要和其他材料进行复合,才能... 详细信息

MXene作为一种新型的层状二维材料,由于其高导电性、丰富的表面官能团以及亲水性等特点,是一种极具研究价值的微波吸收材料。然而,MXene材料的高导电性难以满足阻抗匹配和理想吸波材料多重损耗机制的要求,需要和其他材料进行复合,才能获得优异的微波吸收性能。MnO作为典型的过渡金属氧化物,由于其地球储量丰富,对环境无污染,制备工艺简单,有成为强吸收微波材料的潜力。但由于其自身的导电性较差,限制了其在吸波领域的实际应用,而通过与导电材料或者磁性材料的复合可以改善MnO吸波特性。本论文以TiCTMXene为主要研究对象,通过介电调控、磁性参数调控和离子掺杂等调控手段提高阻抗匹配,构建多重损耗机制,制备出了性能优异的吸波材料。主要研究内容和结果如下:(1)自组装法成功制备了MXene/MnO复合材料。与MnO复合之后,MXene介电明显降低,优化了阻抗匹配,提高了复合材料的微波吸收性能。(2)成功合成了MXene/MnO/NiCoS复合材料,通过调节不同MXene和NiCoS纳米颗粒的质量配比,制备了系列MXene/MnO/NiCoS复合材料。与NiCoS复合之后,材料的界面极化得到了增强,从而表现出较好的微波吸收性能。MX/Mn/NiCoS-2样品在2.5 mm时展现出-29.7 d B的RL值,能够在9.7-15.2 GHz频率范围内实现有效损耗。(3)以乙酰丙酮镍为镍源,N,N-二甲基甲酰胺为还原剂制备出粒径约为40 nm的镍纳米颗粒,再将其与MXene/MnO进行复合制备获得了MXene/MnO/Ni复合材料。引入镍纳米颗粒后,复合材料的磁损耗能力明显增强,通过调整镍和MXene/MnO质量比能够有效调节材料的电磁参数。通过SEM、TEM等综合表征分析得到镍纳米颗粒均匀分布在二氧化锰纳米棒上,由于镍颗粒尺寸较小,避免了颗粒团聚现象,这有利于增强材料的微波吸收性能;其次,在磁-介电损耗材料共振效应作用下,复合材料的吸波性能有了明显提升。MXene/MnO/Ni复合材料在2.5 mm厚度下的RL值达到-38.3 d B,有效带宽为6.08 GHz,几乎覆盖了X和Ku频段。(4)通过镍离子掺杂制备出富含氧空位的Ni-MnO/MXene复合材料,通过氧空位调控能够影响材料的电子环境,进而控制材料的介电参数,获得吸波性能可控的吸波材料。相比MXene/MnO,Ni-MnO/MXene复合材料显示出更优的吸收性能,在厚度为3.5 mm时最大吸收峰值为-55.89 d B。当匹配厚度为2.5 mm时,EAB可以达到6.24 GHz。本论文采用的合成方法简单,制备成本低,并且所制备的吸波材料都具有强的吸收性能,能够为探索新型吸波材料提供一定的参考价值。

关键词： MXene 吸波材料极化损耗

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复合绝缘子护套受潮对端部异常温升的影响

电网技术 2016年第2期40卷 608-613页

作者：王黎明张中浩成立张福增梅红伟清华大学深圳研究生院广东省深圳市518055 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510080

以南方高湿度地区某500 k V交流线路复合绝缘子大面积发热事故为背景,选取7支绝缘子样品,测量表面灰密(non-soluble material deposit density,NSDD)/盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、憎水性;在高压试验大厅悬挂绝缘子进... 详细信息

以南方高湿度地区某500 k V交流线路复合绝缘子大面积发热事故为背景,选取7支绝缘子样品,测量表面灰密(non-soluble material deposit density,NSDD)/盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、憎水性;在高压试验大厅悬挂绝缘子进行加压试验,利用紫外仪和红外仪进行观察,研究绝缘子的发热特性;解剖绝缘子,结合X射线光电子能谱(X ray electron energy spectrum,XPS)分析材料的理化特性,排除局部放电造成端部异常温升的可能性;做硅橡胶和芯棒样品吸水性试验,分析老化绝缘子的受潮特性;测量受潮硅橡胶的介电常数和电阻率;基于有限元分析软件Ansoft对硅橡胶受潮后的绝缘子进行仿真,研究硅橡胶受潮对电场分布的影响。得出结论:运行一段时间后,交界面良好的绝缘子在硅橡胶受潮后电场分布改变,导致护套端部电场强度升高,从而导致局部的极化损耗增加,出现局部温升。增大的电场也会影响材料的微观结构,使得材料老化加速。最后,针对复合绝缘子受潮后温升,提出防范措施。

关键词：复合绝缘子异常温升受潮电场畸变极化损耗

水分含量与分布对油纸绝缘频域介电谱影响的有限元仿真与研究

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高电压技术 2014年第11期40卷 3403-3410页

作者：董明刘媛任明吴雪舟李金忠程涣超西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 中国电力科学研究院北京100192

利用频域谱法估计含水量从介电响应的角度上为油纸绝缘的状态诊断提供了新的思路。以实验室内油纸复合绝缘频域介电谱实测结果为基础,利用有限元仿真探索了油纸绝缘系统中水分存在与分布情况对变压器主绝缘频域介电谱特性的影响。研究... 详细信息

利用频域谱法估计含水量从介电响应的角度上为油纸绝缘的状态诊断提供了新的思路。以实验室内油纸复合绝缘频域介电谱实测结果为基础,利用有限元仿真探索了油纸绝缘系统中水分存在与分布情况对变压器主绝缘频域介电谱特性的影响。研究结果表明:绝缘系统损耗与水分分布情况密切相关,复介电常数-频率(ε*-f)曲线可反映油纸绝缘内部损耗的改变。随着绝缘油电导率增加,低频域电导损耗特性逐渐向高频扩展,复介电常数实部?'在低频域增大,虚部ε''在整个频域内均增大;随着纸板中水分增加,低频域电导损耗及高频域极化损耗均有显著变化,ε'在低频域增大,而ε''-f曲线在全频段内逐渐增高,且中高频域的曲线"凸起"逐渐平缓消失;随着局部水分含水量增加,极化损耗明显增大,ε''值在高频域显著增大;随着纸板水分分布不均匀程度增加,ε'-f曲线低频域变化明显,而ε''-f曲线在高频域变化明显。

关键词：变压器主绝缘频域介电谱有限元水分分布电导损耗极化损耗

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环境湿度对复合绝缘子红外测温的影响

高电压技术 2019年第6期45卷 1955-1961页

作者：王黎明付铠玮梅红伟张福增郭晨鋆张中浩清华大学深圳研究生院深圳518055 南方电网科学研究院广州510080 云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650217

红外测温技术是检测复合绝缘子端部发热的常用手段。在目前使用过程中,红外测温结果受自然环境特别是环境湿度的影响较大。对深圳地区近5年的部分红外测温数据进行统计分析,研究复合绝缘子高压端与低压端温差测量值与环境相对湿度的相关... 详细信息

红外测温技术是检测复合绝缘子端部发热的常用手段。在目前使用过程中,红外测温结果受自然环境特别是环境湿度的影响较大。对深圳地区近5年的部分红外测温数据进行统计分析,研究复合绝缘子高压端与低压端温差测量值与环境相对湿度的相关性,并在不同环境相对湿度下对复合绝缘子的性能进行试验分析。结果表明:在较高环境相对湿度条件下,复合绝缘子红外测温结果上升,介损角正切值逐步增大并趋于饱和。结合数据统计和试验结果,建议红外测温技术使用应在环境湿度低于67.5%时进行。

关键词：复合绝缘子受潮红外测温技术环境相对湿度极化损耗

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油纸绝缘频域介电谱解释方法研究

中国电机工程学报 2015年第4期35卷 1002-1008页

作者：董明刘媛任明吴雪舟程涣超李金忠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北京市海淀区100192

为了探索频域介电谱测试结果的解释方法,提升其应用于油纸复合绝缘状态无损检测效果,在深入研究频域介电响应理论的基础上,首先在实验室内构建了油纸绝缘频域介电谱试验平台,然后分析了电导及极化损耗的机制及特性,重点讨论了复介电常... 详细信息

为了探索频域介电谱测试结果的解释方法,提升其应用于油纸复合绝缘状态无损检测效果,在深入研究频域介电响应理论的基础上,首先在实验室内构建了油纸绝缘频域介电谱试验平台,然后分析了电导及极化损耗的机制及特性,重点讨论了复介电常数与电场频率之间的关系,提取了典型损耗特性规律,并建立了基于电导及极化损耗模型的频域介电谱理论解释方法。研究表明:复介电常数谱在低频段的特征主要因电导损耗作用所致,可用Dyre模型解释;在高频段的特征主要是因极化损耗作用所致,可用H-N模型解释;而中频段特征则是因电导及极化损耗共同作用所致,可用两种理论模型联合解释。通过该方法可获得复介电常数重构曲线,其与频域介电谱实测曲线具有良好的一致性。所提出的频域介电谱解释方法依据FDS测试结果对油浸纸板复介电常数谱进行分析与拟合,分别获得了电导为主、极化为主的损耗与电场频率之间的统计函数关系,可进一步应用于介电响应特征参数提取,从而为油纸绝缘状态定量评估奠定一定的理论基础。

关键词：油纸绝缘频域介电谱复介电常数电导损耗极化损耗

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输电线路中污秽复合绝缘子异常发热研究

西安工程大学学报 2023年第6期37卷 60-68页

作者：曹雯李振涛申巍张博杨昊西安工程大学电子信息学院陕西西安710048 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院陕西西安710048

以110 kV复合绝缘子为研究对象,开展复合绝缘子表面污秽对异常发热的影响研究。首先,对3支全尺寸复合绝缘子开展不同污秽程度下的红外检测,分析污秽复合绝缘子的红外图谱特征;其次,对硅橡胶平板试样开展吸水性实验,分析污秽对绝缘子吸... 详细信息

以110 kV复合绝缘子为研究对象,开展复合绝缘子表面污秽对异常发热的影响研究。首先,对3支全尺寸复合绝缘子开展不同污秽程度下的红外检测,分析污秽复合绝缘子的红外图谱特征;其次,对硅橡胶平板试样开展吸水性实验,分析污秽对绝缘子吸湿特性、介电性能的影响;最后,在人工气候室中对6种污秽等级的带护套短样开展测试,分析泄漏电流对温升的影响,并基于有限元法分析污秽对绝缘子表面电场分布的影响。研究结果表明:污秽会引起并加剧复合绝缘子异常发热,在高湿度环境下全尺寸样品的污秽等级超过b级后,绝缘子发热温度超过0.5℃,污秽对材料老化的复合绝缘子影响更为显著;污秽复合绝缘子表面电场呈现出‘U’型分布规律,发热区域主要集中在端部护套高场强区域,污秽湿润状态对复合绝缘子场强影响较大,场强最大值由原来的4.8 kV/cm增大为6.2 kV/cm。污秽复合绝缘子异常温升的主要原因是护套及污秽吸水后产生的极化损耗,表面阻性泄漏电流影响较小。该文研究内容可为在线红外诊断工作以及抑制污秽复合绝缘子异常发热问题提供理论参考。

关键词：复合绝缘子污秽红外检测异常发热吸湿特性极化损耗泄漏电流

CAPS中APSTAR-1号卫星极化匹配的仿真分析

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系统仿真学报 2010年第10期22卷 2446-2449页

作者：马利华胡超韩延本乔琪源裴军中国科学院国家天文台北京100012

推导了地面接收终端接收小倾角的倾斜同步轨道通信卫星的电磁波信号的极化角公式,并结合转发式中国区域定位系统(CAPS)中处于寿命末期的APSTAR-1号卫星,讨论了将该卫星用于通信时终端接收天线的极化匹配问题,同时,仿真分析了该卫星的轨... 详细信息

推导了地面接收终端接收小倾角的倾斜同步轨道通信卫星的电磁波信号的极化角公式,并结合转发式中国区域定位系统(CAPS)中处于寿命末期的APSTAR-1号卫星,讨论了将该卫星用于通信时终端接收天线的极化匹配问题,同时,仿真分析了该卫星的轨道倾角变为5°时在我国各地的极化角调整要求。结果表明,应用小倾角的同步通信卫星开展通信时,极化损耗不可忽视。同时,极化损耗的区域分布非常明显,区域内极化角的调整应当考虑当地的地理位置和工程需要来开展。

关键词：极化角极化损耗 CAPS SIGSO