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电晕放电加速硅脂劣化对硅橡胶绝缘表面性能的影响

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高电压技术 2020年第11期46卷 3977-3985页

作者：王霞王华楠陈飞鹏吴锴崔江静仇炜西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 广东电网有限责任公司广州供电局广州510410 广东电网有限责任公司珠海供电局珠海519000

硅脂广泛用于电缆附件安装过程的表面润滑和密封。但电缆附件绝缘在长期运行过程中受到硅脂的溶胀作用,且电缆与附件绝缘界面易发生沿面电晕放电乃至击穿故障。而不同硅脂在电晕老化作用下对界面电气性能和硅橡胶机械性能的影响未见报... 详细信息

硅脂广泛用于电缆附件安装过程的表面润滑和密封。但电缆附件绝缘在长期运行过程中受到硅脂的溶胀作用,且电缆与附件绝缘界面易发生沿面电晕放电乃至击穿故障。而不同硅脂在电晕老化作用下对界面电气性能和硅橡胶机械性能的影响未见报道。为此选择了6种不同涂覆硅脂,研究涂覆不同硅脂的硅橡胶在电晕老化后表面粗糙度、分子基团与交联结构、复合界面击穿电压和硅橡胶本体机械性能的变化。结果发现:电晕老化破坏了硅脂和硅橡胶的表面形态和硅橡胶的交联结构,导致界面绝缘强度和硅橡胶机械性能下降严重;硅脂和硅橡胶表面出现的裂纹孔洞以及极性分子等使涂覆硅脂的试样表面粗糙度增加;而XLPE/SR复合试样界面击穿电压与硅橡胶试样表面粗糙度值呈负相关:表面粗糙度越大的试样其复合界面击穿电压越低。另外,本文提供了一种简单的硅脂性能测试思路:通过对涂覆不同硅脂的硅橡胶试样在电晕老化后的界面电气性能和机械性能等测试,可以筛选出性能稳定的硅脂。

关键词：硅橡胶硅脂溶胀电晕放电界面

电晕放电离子风实验与理论研究进展及应用发展前景

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高电压技术 2016年第4期42卷 1100-1108页

作者：杨兰均王维林岑黄东刘帅吴锴西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

由于离子风的产生无需机械旋转部件、低功耗和低噪声等因素,其在诸多领域受到关注,特别是在强化散热、气动流体控制和推进等领域存在较大的潜在应用价值。目前,电晕放电离子风的研究已在实验测量、理论模型和应用方面都取得了一定的成... 详细信息

由于离子风的产生无需机械旋转部件、低功耗和低噪声等因素,其在诸多领域受到关注,特别是在强化散热、气动流体控制和推进等领域存在较大的潜在应用价值。目前,电晕放电离子风的研究已在实验测量、理论模型和应用方面都取得了一定的成果和进展;主要从上述3方面总结了国内外研究学者在电晕放电离子风的电晕放电特性、离子风流场特性和机理等研究方面获得的成果,同时提出了目前研究中存在的问题(如能量转换效率低、电晕区流场测量不完善、推力产生机理不统一等)和解决方案。另外,简要介绍了电晕放电离子风技术在散热、气动流体控制和推进3个方面的应用情况,虽然该项技术新颖且潜能巨大,但离走上工程应用仍有一段距离。

关键词：电晕放电离子风流场分布推力数学模型

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电晕放电下C5F10O混合气体的分解特性

电工技术学报 2021年第2期36卷 407-416页

作者：周朕蕊韩冬赵明月张国强中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

C5F10O的绝缘强度高且全球变暖潜能值低,是一种潜在的SF6替代气体,但其分解特性的研究尚少。该文首先基于密度泛函理论对C5F10O的分解路径进行计算,结果表明,C5F10O初步裂解可形成CF3-、F-、C3F7-等自由基,这些自由基经复合或分解反应... 详细信息

C5F10O的绝缘强度高且全球变暖潜能值低,是一种潜在的SF6替代气体,但其分解特性的研究尚少。该文首先基于密度泛函理论对C5F10O的分解路径进行计算,结果表明,C5F10O初步裂解可形成CF3-、F-、C3F7-等自由基,这些自由基经复合或分解反应可最终生成CF4、C2F6、C3F8等氟碳类化合物。随后进行C5F10O/空气与C5F10O/N2混合气体的工频电晕放电实验,采用气相色谱质谱联用技术对分解产物进行定性和定量检测,并分析分解产物的体积分数变化与气体混合比和施加电压之间的关系。实验结果表明:两种混合气体的分解物主要成分为CO、CO2、CF4、C2F6、C3F8、C2F4和C3F6;氟碳类气体总体积分数、CO体积分数及CO2体积分数均与C5F10O混合比例、施加电压正相关。从应用条件和减少分解产物种类与毒性角度考虑,比例为93.5%~96%的空气适合用作C5F10O的缓冲气体。

关键词： C5F10O 电晕放电分解特性缓冲气体密度泛函理论

不同构型电晕放电离子风强化传热的数值模拟研究

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高校化学工程学报 2023年第4期37卷 544-551页

作者：刘沐林卢忠富张早校西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049

为了探索不同构型下离子风的传热性能,针对3种不同结构的离子风装置进行数值模拟,分析电压、电极高度与散热片宽度对平均风速、换热系数以及功率的影响规律。计算结果表明,电压的增大可以提升离子风的强化传热效果,但是消耗的功率也会... 详细信息

为了探索不同构型下离子风的传热性能,针对3种不同结构的离子风装置进行数值模拟,分析电压、电极高度与散热片宽度对平均风速、换热系数以及功率的影响规律。计算结果表明,电压的增大可以提升离子风的强化传热效果,但是消耗的功率也会逐渐增大,其中线-板型功率增大的幅度最大;电极高度越小,离子风的强化传热效果越好;当散热片的宽度比较小,散热需求比较低时,由于直接接地型电极的功率较小,所以其更加适用。研究结果对不同情况下的离子风结构选型提供了参考。

关键词：电晕放电离子风强化传热数值模拟

直流电场下涂层对导线表面水滴电致运动及电晕放电的影响

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高电压技术 2024年第4期50卷 1781-1791页

作者：李俨洲李奇徐姝辛刘锐蒋兴良重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站重庆400044 国网浙江省电力有限公司金华供电公司金华321000 重庆电力高等专科学校重庆400053

架空输电线路上的电晕放电现象通常由导线表面凸起物造成,如雨滴、污秽等,其中雨滴产生的电晕放电现象最为普遍。当前世界各国对于直流输电线路电晕放电机理的研究仍不够深入,因此其也成为发展高压直流输电亟待解决的问题之一。通过球... 详细信息

架空输电线路上的电晕放电现象通常由导线表面凸起物造成,如雨滴、污秽等,其中雨滴产生的电晕放电现象最为普遍。当前世界各国对于直流输电线路电晕放电机理的研究仍不够深入,因此其也成为发展高压直流输电亟待解决的问题之一。通过球板试验平台研究了涂敷涂层的铝球在表面附着水滴时,涂层对直流电晕特性及铝球表面水滴电致运动特性的影响;利用仿真软件建立了水滴电致运动多相流模型,分析了涂层接触角与水滴运动形态对水滴周围场强分布的影响。结果表明:水滴半径随接触角的增大而减小,水滴长度随接触角的增大先增大后减小;超亲水性涂层表面水滴吸附效应较强,水滴的运动幅度大大降低,水滴周围的电场强度畸变程度较小,同时电晕电流脉冲有效值最低;而超疏水性涂层表面的水滴难以稳定存在,水滴周围场强畸变程度较大,在电场作用下极易发生喷射现象,水滴喷射后场强的畸变程度会降低。

关键词：电晕放电高压直流输电涂层电流体动力学多相流

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电晕放电下改性PVDF膜蒸馏特性研究

电晕放电下改性PVDF膜蒸馏特性研究

作者：杨珂西安理工大学

学位级别：硕士

淡水资源的短缺和燃煤电厂的各类废水,已经成为影响社会可持续发展和生态环境的一个严重问题。膜蒸馏技术作为一种新型水淡化技术,是解决此类问题的有效方法。然而膜蒸馏技术存在膜性能差、膜通量低等问题。因此,寻求有效提高膜通量和... 详细信息

淡水资源的短缺和燃煤电厂的各类废水,已经成为影响社会可持续发展和生态环境的一个严重问题。膜蒸馏技术作为一种新型水淡化技术,是解决此类问题的有效方法。然而膜蒸馏技术存在膜性能差、膜通量低等问题。因此,寻求有效提高膜通量和优化膜性能的新技术路线具有重大意义。针对膜性能较差问题,采用共混法将多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes)与聚偏氟乙烯(PVDF)相结合,制备不同参数的复合膜并对其进行电气性能测试。测试结果表明:随着MWCNTs的加入,复合材料的直径减小,孔径增大以及膜表面孔隙数量增加。相较于纯PVDF膜,复合材料的介电常数得到了较好的提升,是纯PVDF膜的4.67倍。当MWCNTs填充量为5wt%的时,复合材料的表面电阻率降至0.97×1011Ω和体积电阻率降至0.61×1013Ω·cm,同时介质损耗达到了最大值6.52%。总体而言添加MWCNTs后增强了复合材料的介电性能。针对膜通量较低问题,采用电晕放电与膜蒸馏相结合,分别在不同电压大小、电极结构、电极间距及电压极性下研究复合膜的膜通量特性。研究结果表明,施加电晕放电可以提高膜通量。膜通量的提高与MWCNTs含量有关,MWCNTs含量逐渐增加,膜通量也逐渐增大,填充量为5wt%时,膜通量最大;膜通量的提高与电极结构有关,在单针电极下的膜通量明显高于在三针电极下的膜通量,且膜通量平均值是三针电极的1.15倍;膜通量的提高与多针电极间距有关,间距从0.5cm至15cm,膜通量的平均值增幅为11.77%;膜通量的提高与电压极性有关,负电晕下的膜通量均高于正电晕下的膜通量。在以上工作基础上,采用COMSOL仿真软件等离子体模块,对放电过程进行数值模拟。仿真结果表明,随着放电不断发展,针尖处的电场强度和电子密度均最大,且针电极的电场强度服从正态分布。三针间距1.5cm电极的电场强度为3.5×105V/m,单针电极的电场强度为5.78×1 05V/m,是三针间距1.5cm电场强度的1.65倍。通过仿真薄膜表面电场强度得出,三针电极间距1.5cm的薄膜表面平均电场强度为894.44V/m,单针电极下为1168.41V/m,是三针电极的1.31倍。且水分子在电场作用下,由于其为极性分子,会向电场强度大的方向运动,这可以提高水分子通过薄膜的速率,从而增加了膜通量和传质效率本文研究表明,将直流电晕放电与膜蒸馏相结合,且通过对PVDF膜进行改性,膜蒸馏的膜性能及膜通量均可得到改善,因此,本文研究结论对直流电晕放电与膜蒸馏相结合以淡化盐水,促进膜通量具有一定理论价值。

关键词：电晕放电改性PVDF 膜蒸馏 COMSOL 多壁碳纳米管

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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电晕放电的杀菌机理研究

北京理工大学学报 2020年第8期40卷 908-914页

作者：欧阳吉庭张晨阳张宇刘思含缪劲松北京理工大学物理学院北京100081 北京东方计量测试研究所北京100094

为研究空气电晕放电等离子体的灭菌机理,采用针环结构负电晕放电产生大气压低温等离子体,确定了等离子体中各种可能的活性成分,并研究了这些活性成分(紫外线、带电粒子、中性活性物质)的杀菌效率.结果表明,单独的紫外线和臭氧都具有较... 详细信息

为研究空气电晕放电等离子体的灭菌机理,采用针环结构负电晕放电产生大气压低温等离子体,确定了等离子体中各种可能的活性成分,并研究了这些活性成分(紫外线、带电粒子、中性活性物质)的杀菌效率.结果表明,单独的紫外线和臭氧都具有较好的杀菌效果,但二者的联合杀菌作用并不是简单的协同作用;负电晕放电中的中性活性物质起主要杀菌作用;带电粒子起到辅助杀菌的作用,但电晕风中单独的带电粒子几乎没有杀菌作用.提高中性活性成分是提高电晕放电灭菌效果的关键之一.

关键词：等离子体灭菌电晕放电活性物质带电粒子紫外线

电晕放电下全氟异丁腈（C4F7N）与空气混合气体的分解产物规律及其形成原因分析

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高电压技术 2018年第10期44卷 3174-3182页

作者：赵明月韩冬荣文奇张国强中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

3M公司开发的全氟异丁腈C4F7N（Novec 4710）在电气强度和环保方面表现良好,具有替代SF6气体的潜能。然而,作为衡量是否具有可替代性的根本条件之一,C4F7N分解特性的相关研究还比较少。为探究C4F7N的分解特性,采用C4F7N与空气混合的方式... 详细信息

3M公司开发的全氟异丁腈C4F7N（Novec 4710）在电气强度和环保方面表现良好,具有替代SF6气体的潜能。然而,作为衡量是否具有可替代性的根本条件之一,C4F7N分解特性的相关研究还比较少。为探究C4F7N的分解特性,采用C4F7N与空气混合的方式,实施了一系列工频交流电晕放电实验,建立了C4F7N分解气体的气相色谱-质谱（GC/MS）检测方法,定性和定量分析了C4F7N体积分数和施加电压影响下的C4F7N/空气的分解特性。实验结果表明,C4F7N/空气混合气体电晕放电分解产物主要是CO、CO2、CF4、C2F6、C2F4、C3F8、C3F6、CF3CF=CFCF3、CF3C≡CCF3、CF3CN和CHF3等,饱和卤代烃类气体的体积分数与施加电压和C4F7N体积分数均呈正相关。最后,基于密度泛函理论（DFT）,初步解释了C4F7N关键分解组分形成原因,即,CF4、C2F6、C2F4、C3F8和CF3CN主要是由CF3、CF2、F、（CF3）2CF和CN自由基直接复合形成,形成过程无需活化能,能自发进行。

关键词： SF6替代气体电晕放电气相色谱质谱联用技术分解特性密度泛函理论

考虑空间电荷分布的旋转风机叶尖电晕放电特性

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高电压技术 2023年第5期49卷 2140-2149页

作者：赵继尧李庆民于万水华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 中国电力科学研究院有限公司北京100192

雷击灾害严重威胁风电机组的稳定运行,目前尚缺乏针对旋转风机叶尖电晕特性的研究。为此,搭建了缩比旋转风机叶尖电晕观测实验平台,开展了风机叶尖的电晕模拟实验,分析了正负雷电极性下旋转叶尖的电晕平均电流、放电重复率以及占空比等... 详细信息

雷击灾害严重威胁风电机组的稳定运行,目前尚缺乏针对旋转风机叶尖电晕特性的研究。为此,搭建了缩比旋转风机叶尖电晕观测实验平台,开展了风机叶尖的电晕模拟实验,分析了正负雷电极性下旋转叶尖的电晕平均电流、放电重复率以及占空比等电晕特征量,获得了正、负雷电极性下旋转风机的叶尖电晕放电特性;同时,建立了叶尖电晕的流体-等离子体化学混合的数值模型,从微观角度研究了不同极性叶尖电晕演化的差异。分析结果表明:与静止风机的电晕随机脉冲模式相比,旋转风机的叶尖电晕呈周期性间隔放电簇模式,且随着转速增加,电晕放电电流和重复率呈上升趋势;风机叶尖的正负电晕具有明显的极性效应,对叶尖正负电晕放电图谱进行分析发现,相较于正电晕呈分离特征明显的间隔放电簇模式,负电晕呈间隔的放电簇与连续的微弱放电叠加的模式。所得结论可以为旋转风机雷击防护技术提供理论依据。

关键词：风电机组空间电荷电晕放电旋转效应极性效应放电重复率电晕电流