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220 kV退役复合绝缘子芯棒整体回收再利用可行性研究

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3433-3443页

作者：刘贺晨胡如法刘云鹏李乐刘杰河北省绿色高效电工新材料与设备重点实验室(华北电力大学) 保定071003 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050021

复合绝缘子在输电线路中得到了大规模应用,但早期投运的复合绝缘子开始批量退役,且数量逐年增加,因此,需要有效的回收利用方法来处理退役的复合绝缘子。该文以220 kV退役复合绝缘子芯棒的高压段、中间段和低压段作为研究对象,对比了退... 详细信息

复合绝缘子在输电线路中得到了大规模应用,但早期投运的复合绝缘子开始批量退役,且数量逐年增加,因此,需要有效的回收利用方法来处理退役的复合绝缘子。该文以220 kV退役复合绝缘子芯棒的高压段、中间段和低压段作为研究对象,对比了退役芯棒与新芯棒的物理、热学、电气及力学性能和微观形貌差异,并基于性能评估结果进行推广,探索了退役芯棒的再利用价值和快速性能评估手段。结果表明,退役芯棒的环氧树脂基体含量下降程度保持在1.31%以内,饱和吸湿率小于0.008%;击穿强度基本保持在20 kV/mm以上,水煮6天泄漏电流值保持在50μA以内,具有良好的电气强度和绝缘性能;拉伸、弯曲和剪切强度分别保持在640 MPa、1500MPa和130 MPa以上,力学性能保持较高水平;内部纤维及树脂基体界面粘结性较好,材料孔隙率保持在1%以内,无明显大孔隙出现。总体而言,退役芯棒的整体性能良好,具有较高的回收再利用价值。研究结论对实现退役芯棒的高效回收再利用具有重要的参考价值。

关键词：退役复合绝缘子芯棒整体回收再利用性能评估再利用价值

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芯棒结构对薄壁管材自由弯曲成形质量的影响

锻压技术 2021年第4期46卷 127-136页

作者：郭训忠程诚郭嘉鑫张浩陈浩刘春梅南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京210016

为提高不锈钢薄壁管材自由弯曲的成形质量,在管材内部加入芯棒以降低自由弯曲管材起皱和截面畸变的程度。建立了内置芯棒下自由弯曲成形的力学模型,采用有限元模拟与成形实验相结合的方法,研究了芯棒位置、芯球个数,以及芯棒与管材内壁... 详细信息

为提高不锈钢薄壁管材自由弯曲的成形质量,在管材内部加入芯棒以降低自由弯曲管材起皱和截面畸变的程度。建立了内置芯棒下自由弯曲成形的力学模型,采用有限元模拟与成形实验相结合的方法,研究了芯棒位置、芯球个数,以及芯棒与管材内壁间隙对自由弯曲成形过程中不锈钢薄壁管材应力、应变分布,截面畸变率和壁厚分布的影响规律。研究结果表明:位于管材变形区的芯球可对薄壁管材内壁起支撑作用;在保证芯球间互不干涉的情况下,芯球数量越多,对管材成形质量的改善程度越大;当芯棒与管材间隙处于合理范围时,自由弯曲成形后的管材外侧壁厚减薄率和截面畸变率较小。

关键词：自由弯曲薄壁管材芯棒截面畸变率成形质量

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基于斜连轧芯棒更换机械手的开发

塑性工程学报 2021年第10期28卷 224-230页

作者：魏东双远华毛飞龙陈建勋王付杰周研胡建华太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 运城学院机电工程系运城044000 太原科技大学机械工程学院太原030024

针对金属斜连轧实验机组的限动芯棒穿轧结束后如何快速安全更换的问题进行了研究,设计开发了一套可实现拆装芯棒的机械手以满足限动芯棒更换的要求。考虑复杂工况下芯棒受到较大轴向力和高温对芯棒螺纹紧固力的影响,对在此工况下机构拆... 详细信息

针对金属斜连轧实验机组的限动芯棒穿轧结束后如何快速安全更换的问题进行了研究,设计开发了一套可实现拆装芯棒的机械手以满足限动芯棒更换的要求。考虑复杂工况下芯棒受到较大轴向力和高温对芯棒螺纹紧固力的影响,对在此工况下机构拆装芯棒过程进行了受力分析,搭建了机械手结构模型,完成了芯棒更换的模拟实验。利用相关模拟软件对此机构的运动规律进行了分析和计算,为机构设计所需的工作参数和结构设计参数提供了理论依据。计算、模拟以及实验结果表明,更换机械手可以顺利装卸芯棒与顶杆的螺纹连接体,验证了机械手的可行性。

关键词：斜连轧芯棒轴向力螺纹紧固机械手

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复合绝缘子酥朽断裂中芯棒的热老化研究

复合绝缘子酥朽断裂中芯棒的热老化研究

作者：布新月华中科技大学

学位级别：硕士

复合绝缘子凭借优良的性能在电力系统中得到了广泛的应用。近年来,随着使用年限的增加,复合绝缘子发生酥朽断裂故障的频率逐渐增加,严重影响了电力系统的安全运行。目前国内外对复合绝缘子酥断的研究尚处于起步阶段,对酥断机理和过程尚... 详细信息

复合绝缘子凭借优良的性能在电力系统中得到了广泛的应用。近年来,随着使用年限的增加,复合绝缘子发生酥朽断裂故障的频率逐渐增加,严重影响了电力系统的安全运行。目前国内外对复合绝缘子酥断的研究尚处于起步阶段,对酥断机理和过程尚不明确,但普遍认为:复合绝缘子环氧芯棒劣化的关键因素为化学、热和放电作用。本文选取热因素作为单一的老化因素,采用加速热老化的方式探究了芯棒热老化特性和机理,主要结论如下:(1)形貌观测发现,热老化作用前后芯棒颜色由黄绿色变为棕黑色,表面出现裂缝。芯棒表面的环氧树脂发生裂解,玻璃纤维逐渐裸露,也发生了破碎、物理断裂等损伤,芯棒整体结构被破坏。热解气从内部溢出,产生的气压导致芯棒相邻玻纤之间出现气孔,并使得芯棒体积发生膨胀,芯棒的呈现疏松、酥脆的特征。(2)芯棒的热解气体主要组分包括异丁烯、顺-1,3-戊二烯、环戊烯、丙酮、苯和甲苯等。其中,异丁烯和顺-1,3-戊二烯在不同热解条件下均会产生,且相对含量较高。将异丁烯和顺-1,3-戊二烯作为芯棒热老化的特征气体产物,分析得出其产生浓度与芯棒的老化程度具有良好的正相关性,且异丁烯优于顺-1,3-戊二烯。(3)在热老化的过程中,芯棒表面的C元素相对含量下降,Ca、Si元素相对含量上升。芯棒中环氧树脂的主要官能团甲基(-CH)、C-O-C键、C-C键以及苯环上的C=C键含量均下降,且在加热温度为250～350℃之间,主链上的C-O-C、C-C键和苯环含量下降速率最快。芯棒热解过程中的表观活化能在25～120 k J/mol之间变化,对应于热解的三个阶段:首先环氧树脂的侧链因键能较小发生断裂,然后开始解聚反应,主链上的C-O-C键和C-C键大量断裂,同时苯环等稳定结构发生裂解,导致聚合物主链的严重裂解。解聚基本完成后,反应得到的部分产物发生二次降解,最终生成烷烃、烯烃以及少部分酮类、醛类和苯系物。

关键词：复合绝缘子芯棒酥朽加速热老化降解机理

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含芯棒水平换热管冷凝传热数值模拟

纺织学报 2017年第10期38卷 118-123页

作者：吴乐凡向忠黄晓东胡旭东浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018

为提高蒸汽换热器换热效率,提出了一种在水平换热管中插入芯棒的含芯棒蒸汽换热管结构,并通过采用Fluent中两相流模型分析该结构中芯棒直径对换热管管内冷凝换热特性的影响规律。研究结果表明,由于芯棒的插入使得管内两相流流体的平均... 详细信息

为提高蒸汽换热器换热效率,提出了一种在水平换热管中插入芯棒的含芯棒蒸汽换热管结构,并通过采用Fluent中两相流模型分析该结构中芯棒直径对换热管管内冷凝换热特性的影响规律。研究结果表明,由于芯棒的插入使得管内两相流流体的平均流速与管道壁面附近速度梯度增大,故换热管的换热效率得到有效提升;定量而言,换热管的换热效率在棒径比值处于0.52~0.57区间范围内时,换热管内蒸汽冷凝率最高及通流截面内速度梯度最大,此时换热效率达到最高,可确保较低的换热管出口温度和稳定的换热效率。此外,场协同性能分析结果还表明,协同角与棒径比值呈正相关性,且当棒径比值0.52后,芯棒对水平换热管的强化传热效果明显。

关键词：印染定型机蒸汽换热器芯棒管内冷凝两相流强化传热

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电场/电晕对复合绝缘子芯棒的劣化影响

电场/电晕对复合绝缘子芯棒的劣化影响

作者：董楷重庆大学

学位级别：硕士

复合绝缘子在输电线路中得到广泛的应用,但是复合绝缘子芯棒和护套在运行中容易受到环境、电气、外力等多方面因素的影响从而产生劣化,芯棒最严重的劣化形式就是断裂,芯棒断裂对输电线路的危害极大。本文从微观形貌、电气特性和材料特... 详细信息

复合绝缘子在输电线路中得到广泛的应用,但是复合绝缘子芯棒和护套在运行中容易受到环境、电气、外力等多方面因素的影响从而产生劣化,芯棒最严重的劣化形式就是断裂,芯棒断裂对输电线路的危害极大。本文从微观形貌、电气特性和材料特性三个角度分析电场和电晕对芯棒劣化的影响,得到如下结论:(1)在均匀电场下,随着耐压时间和电场强度的增加,芯棒的电导率、相对介电常数和介电损耗角正切均随之增加,电气参数的畸变会引发局部电晕的发生,局部电晕作用一定程度上会加速芯棒材料的劣化。芯棒表面微观形貌出现轻微的劣化,环氧树脂表面出现轻微降解,玻璃纤维有裸露的趋势。环氧树脂的主要官能团都出现了不同程度的降解。从上述分析可知长时间高场强的均匀电场作用会导致环氧树脂出现轻微的降解。(2)在均匀电场的基础上设计人工电晕系统,对芯棒样品施以均匀的电晕放电作用,发现随着耐压时间和电场强度的增加,芯棒的电气参数会发生畸变,相对介电常数、介电损耗角正切以及电导率均随之增加。芯棒的宏观表面形貌出现了明显的变化,芯棒表面逐渐褪色,玻璃纤维痕迹越发明显,裸露的玻璃纤维位置出现了碳化痕迹。从微观形貌上分析发现,环氧树脂基体出现了大面积的烧蚀,表面出现了大量的气孔,玻璃纤维和环氧树脂界面分离,玻璃纤维分布杂乱,部分出现断裂。环氧树脂的主要官能团均出现了降解,在耐压的过程中检测出了氨基化合物的生成,同时C-N化学键的数量也逐渐增加,说明芯棒劣化过程中产生了硝酸,加速了芯棒的降解劣化。与电场对芯棒的劣化影响对比发现:在电场作用条件下,电晕放电是芯棒劣化的主要原因。(3)在电晕放电的作用下,随着耐压时间和电场强度的增加,硅橡胶护套的理化特性出现劣化,从预防芯棒被电场作用影响劣化的角度分析,应该尽量选择那些在表面电晕作用下,本体性能不发生劣化的HTV硅橡胶作为复合绝缘子的护套材料。这样可以降低表面电晕作用对护套的老化影响,从而保护芯棒不受外界环境的影响。

关键词：芯棒环氧树脂玻璃纤维电场电晕放电

芯棒涂覆H-PRTV长棒形瓷绝缘子直流污闪特性

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高电压技术 2010年第9期36卷 2148-2153页

作者：郝艳捧孙夏青阳林赵宇明卢文浩谢从珍李立浧黎小林文华华南理工大学电力学院广州510640 中国南方电网公司电网技术研究中心广州510623 云南电力试验研究院昆明650031

外形结构和材料对绝缘子的污秽闪络特性有较大影响。为此,采用恒压升降法,在高海拔地区进行了大吨位长棒形瓷绝缘子的直流人工污秽试验,通过测量泄漏电流和污闪电压,拍摄电弧发展照片,对比研究了芯棒涂覆强疏水型长效防污闪涂料H-PRTV... 详细信息

外形结构和材料对绝缘子的污秽闪络特性有较大影响。为此,采用恒压升降法,在高海拔地区进行了大吨位长棒形瓷绝缘子的直流人工污秽试验,通过测量泄漏电流和污闪电压,拍摄电弧发展照片,对比研究了芯棒涂覆强疏水型长效防污闪涂料H-PRTV对长棒形瓷绝缘子直流污闪特性的影响。结果表明,芯棒涂覆H-PRTV后,长棒形瓷绝缘子直流污闪电压明显提高,电弧发展过程明显缩短,临闪前大幅值泄漏电流脉冲减少,整个污秽闪络过程有延缓的趋势。

关键词：长棒形瓷绝缘子直流污闪特性芯棒高海拔泄漏电流电弧发展

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复合绝缘子芯棒在表面微电流作用下的水解

高电压技术 2014年第3期40卷 843-852页

作者：王家福高岩峰梁曦东清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室北京100084

近年来,我国出现了若干起复合绝缘子不明原因异常断裂事故,对超、特高压输电线路的安全稳定运行提出了严峻挑战。为此,从芯棒水解导致复合绝缘子异常断裂的假设出发,进行复合绝缘子芯棒材料在表面微电流作用下的水解试验,对复合绝缘子... 详细信息

近年来,我国出现了若干起复合绝缘子不明原因异常断裂事故,对超、特高压输电线路的安全稳定运行提出了严峻挑战。为此,从芯棒水解导致复合绝缘子异常断裂的假设出发,进行复合绝缘子芯棒材料在表面微电流作用下的水解试验,对复合绝缘子的这种异常断裂进行了实验室模拟。试验结果表明,模拟试验中的芯棒满足这种断裂现象的4个特征:1)芯棒质地变酥,颜色发生变化,形如朽木,玻璃纤维和树脂破碎;2)在高电压作用下,芯棒机械强度发生大幅下降;3)芯棒机械强度下降过程中,表面出现放电和温升现象;4)芯棒的机械强度下降是在没有外加机械载荷的条件下发生的。经分析,将复合绝缘子芯棒的酥朽断裂起始和发展过程分为水解潜伏期、水解发生期、水解发展期、放电发展期和失效发生期共5个阶段。复合绝缘子芯棒在表面电流作用下会加速水解:流过绝缘子芯棒表面的电流及芯棒表面的放电强度从水解发生期开始逐渐增大;到失效发生期,复合绝缘子芯棒表面形成明显的碳化通道,电流急剧增大,机械强度大幅下降。

关键词：复合绝缘子芯棒异常断裂粉化微电流水解

芯棒对薄壁TA2钛管冷推弯曲成形影响的研究

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锻压技术 2015年第11期40卷 40-47页

作者：郝静张旭吉卫喜张庆争南通职业大学江苏南通226000 江南大学机械工程学院江苏无锡214122 山东华宁设备检测有限公司山东济宁272000

为了掌握芯棒参数对大口径薄壁钛管材冷推弯曲成形质量的影响规律,选取了直径为Ф219 mm、壁厚为3.2 mm的TA2管材为研究对象,基于DYANFORM有限元软件建立了TA2钛管材冷推弯曲有限元模型,并利用冷推实验验证了所建模型的可靠性。基于所... 详细信息

为了掌握芯棒参数对大口径薄壁钛管材冷推弯曲成形质量的影响规律,选取了直径为Ф219 mm、壁厚为3.2 mm的TA2管材为研究对象,基于DYANFORM有限元软件建立了TA2钛管材冷推弯曲有限元模型,并利用冷推实验验证了所建模型的可靠性。基于所建的有限元模型,研究了芯棒结构、芯棒直径、芯棒形式对大口径薄壁TA2管材冷推成形结果的影响规律。研究结果表明：阶梯式芯棒可以有效预防成形弯头起皱现象的发生;随着芯棒直径的减小,外弧侧壁厚减薄率先增大后减小,内弧侧壁厚增厚率和截面椭圆度均有增大的趋势,内间隙的合理取值区间为0.51.5;刚性芯棒和液压均可以有效限制截面畸变的发生。

关键词： TA2钛管材冷推弯芯棒数值模拟