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基于高频阻抗谱的干式空心电抗器匝间短路故障诊断方法

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中国电力 2024年第10期57卷 218-224页

作者：刘贺千张健张海月杨洪达陈世玉申昱博王磊国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江哈尔滨150030 工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江哈尔滨150080

提出了一种利用宽频阻抗谱对干式空心电抗器匝间短路故障进行有效检测的方法。首先,依据多导体传输线理论构建高频下完好电抗器的等值分布电路模型,并且根据分布等值电路参数计算公式构建其等值仿真模型,分析电抗器宽频阻抗谱的高频特性... 详细信息

提出了一种利用宽频阻抗谱对干式空心电抗器匝间短路故障进行有效检测的方法。首先,依据多导体传输线理论构建高频下完好电抗器的等值分布电路模型,并且根据分布等值电路参数计算公式构建其等值仿真模型,分析电抗器宽频阻抗谱的高频特性;其次,对发生匝间短路故障电抗器的宽频阻抗的幅度谱和相位谱进行仿真,分析电感参数变化对电抗器阻抗谱谐振频率的影响规律;最后,在实验室中对小型干式空心电抗器进行试验测试,验证了该方法的有效性。

关键词：干式空心电抗器阻抗谱匝间短路故障诊断高频特性

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真空紫外辐照改性环氧复合材料的直流沿面闪络特性

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高电压技术 2024年

作者：张磊张国宝杨为吴正阳蔡梦怡李枕国网安徽省省电力有限公司电力科学研究院哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室

盆式绝缘子气-固界面的沿面闪络是GIS绝缘失效的重要形式之一，严重威胁特高压输电系统的安全运行。为提升盆式绝缘子的沿面直流闪络性能，本文采用真空紫外改性技术对盆式绝缘子环氧复合材料进行处理，采用表面电位测试和量子化学分析... 详细信息

盆式绝缘子气-固界面的沿面闪络是GIS绝缘失效的重要形式之一，严重威胁特高压输电系统的安全运行。为提升盆式绝缘子的沿面直流闪络性能，本文采用真空紫外改性技术对盆式绝缘子环氧复合材料进行处理，采用表面电位测试和量子化学分析等多种手段获得真空紫外改性后环氧复合材料的分子间距、密度、热稳定性、能带结构、陷阱能级、表面电荷分布和直流沿面闪络电压，揭示紫外辐照改性直流沿面闪络的内在机理。结果表明，经真空紫外处理12 h后，环氧复合材料在SF6中直流闪络电压提升17%。+20 kV异极性充电6 h后，闪络电压提升24%。且试样放置6个月后，直流闪络电压衰减幅度小于2%，具备良好的长期稳定性。通过分析试样陷阱能级及电荷输运特性，发现真空紫外处理促使环氧分子链在高能光子辐照下发生交联反应，使得环氧分子的LUMO能级降低，引入大量深陷阱，带来陷阱深度和密度显著增高。陷阱能级提升导致大量同极性电荷聚集在电极附近，进一步阻碍载流子注入，导致直流闪络电压的提升。以上建立的真空紫外辐照-电荷输运-沿面闪络的关系表明，本文真空紫外辐照策略有望成为提升直流闪络性能的重要工程手段。

关键词：真空紫外辐照环氧复合材料交联电荷输运直流沿面闪络

基于PSO-ELM的变压器油纸绝缘状态无损评估方法

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电力工程技术 2024年第3期43卷 201-208页

作者：张德文张健曲利民吴迪星刘贺千张明泽国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江哈尔滨150030 哈尔滨理工大学(工程电介质及其应用教育部重点实验室) 黑龙江哈尔滨150080

油浸式电力变压器作为电网的重要组成部分,其可靠运行至关重要。针对变压器长期运行后无法定量评估其绝缘状态的问题,文中开展了油纸绝缘模型的加速老化及受潮试验,探究了油纸绝缘老化及受潮程度对其回复电压曲线的影响规律,并提出采用... 详细信息

油浸式电力变压器作为电网的重要组成部分,其可靠运行至关重要。针对变压器长期运行后无法定量评估其绝缘状态的问题,文中开展了油纸绝缘模型的加速老化及受潮试验,探究了油纸绝缘老化及受潮程度对其回复电压曲线的影响规律,并提出采用粒子群优化-极限学习机(particle swarm optimization-extreme learning machine,PSO-ELM)算法的参数预测方法,实现了基于回复电压曲线特征参量的油纸绝缘老化与受潮状态量化评估。由油纸绝缘模型理化性能分析的对比结果可知,基于PSO-ELM方法的预测值精度远高于传统ELM方法,油纸绝缘内含水率及纸板聚合度预测的绝对误差范围分别小于±0.4%、±30。

关键词：油浸式变压器油纸绝缘回复电压粒子群优化-极限学习机(PSO-ELM)算法状态评估无损检测

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单壁碳纳米管太赫兹超表面窄带吸收及其传感特性

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物理学报 2024年第2期73卷 225-233页

作者：张向王玥张婉莹张晓菊罗帆宋博晨张狂施卫西安理工大学陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室西安710054 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性,因此在光电子学领域具有广泛的应用前景.本文使用真空抽滤法,将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式,制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜;进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数,... 详细信息

由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性,因此在光电子学领域具有广泛的应用前景.本文使用真空抽滤法,将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式,制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜;进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数,并设计了一种基于单壁碳纳米管薄膜的新型太赫兹超表面窄带吸收器,这种超表面吸收器是由方形与工字形狭缝谐振器构成.实验和仿真结果表明,提出的太赫兹超表面吸收器在0.65,0.85,1.16和1.31 THz处存在4个明显的共振吸收峰,实现了最高可达90%的完美吸收.利用多重反射干涉理论阐明了这种多频带新型太赫兹超表面的吸收机制.通过在超表面器件表面覆盖具有不同折射率的介质层,深入研究了超表面作为折射率传感器的传感性能.研究结果表明,这种新型超表面吸收器用于折射率传感具有较高的灵敏度,为进一步开发新型碳基太赫兹超表面吸收器提供了新的思路和方案.

关键词：单壁碳纳米管薄膜太赫兹超表面折射率传感

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AlO/PEI复合介质的高温储能特性研究

材料导报 2024年

作者：孟令欣邓伟胡思远冯嘉唯王照盼哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室

高温储能的电介质材料对于电子电力设备容量和可靠性的提升、体积的减小具有重要意义。本文以耐高温的聚醚酰亚胺(PEI)为基体，宽带隙的氧化铝(Al2O3)为填料，溶液共混再流延制备Al2O3/PEI复合薄膜，对比研究了Al2O3纳米粒子(AO NPs)和... 详细信息

高温储能的电介质材料对于电子电力设备容量和可靠性的提升、体积的减小具有重要意义。本文以耐高温的聚醚酰亚胺(PEI)为基体，宽带隙的氧化铝(Al2O3)为填料，溶液共混再流延制备Al2O3/PEI复合薄膜，对比研究了Al2O3纳米粒子(AO NPs)和静电纺Al2O3纤维(AO NFs)对复合薄膜介电储能特性的影响。结果表明，Al2O3能够兼顾提升PEI复合薄膜的极化强度和击穿场强，降低电导率。相较于AO NPs，AO NFs在PEI基体中分散的更为均匀，可在极低填料含量下获得具有优异储能特性的Al2O3/PEI复合薄膜。当填料含量为0.5vol%时， AO NFs /PEI在25 ℃的储能密度达5.80 J/cm3，分别是0.5vol%AO NPs/PEI和纯PEI薄膜的1.2倍和2.5倍。150 ℃下0.5vol% AO NFs /PEI仍表现优异的储能特性，储能密度和充放电效率分别为4.36 J/cm3和75%。

关键词：聚醚酰亚胺氧化铝纤维高温介电性能储能密度

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声功率极小值的产生机理分析

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：史英沙黎胜大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室大连理工大学船舶工程学院

针对结构辐射声功率极小值产生机理尚不明确的问题，本文基于振动模态耦合声功率的正负对矩形板结构的辐射声功率极小值进行了研究。然后结合声辐射模态对结构振动模态的辐射效率进行了分析，研究了结构在不同流体介质中辐射声功率极小... 详细信息

针对结构辐射声功率极小值产生机理尚不明确的问题，本文基于振动模态耦合声功率的正负对矩形板结构的辐射声功率极小值进行了研究。然后结合声辐射模态对结构振动模态的辐射效率进行了分析，研究了结构在不同流体介质中辐射声功率极小值的特性差异及其产生原因。结果表明：声功率极小值的产生主要与振动模态耦合相关，低阶奇-奇振动模态之间的耦合对声功率极小值有较大贡献。在本文中激励频率在第5到第6阶共振频率之间，第5、6阶振动模态耦合的声功率为负时，会较大的降低矩形板的辐射声功率；水中矩形板的低阶奇-奇模态辐射效率高，模态耦合可以极大的降低结构的辐射声功率出现极小值。

关键词：声功率极小值振动模态声辐射模态模态分析模态耦合辐射效率激励位置

变压器油纸绝缘非线性介电弛豫模型构建方法研究

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绝缘材料 2024年第3期57卷 72-81页

作者：曲利民张健孟繁昊张亮张朋宫铭辰于沐禾国网黑龙江电力有限公司电力科学研究院黑龙江哈尔滨150030 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

基于频域介电响应(FDS)对变压器油纸绝缘状态进行检测时,油纸绝缘频域介电响应的非线性变化会影响绝缘评估的准确性,因此亟须开展不同老化程度油纸绝缘材料FDS非线性变化规律的研究。在实验室环境下制备了多组不同老化程度的油纸绝缘模... 详细信息

基于频域介电响应(FDS)对变压器油纸绝缘状态进行检测时,油纸绝缘频域介电响应的非线性变化会影响绝缘评估的准确性,因此亟须开展不同老化程度油纸绝缘材料FDS非线性变化规律的研究。在实验室环境下制备了多组不同老化程度的油纸绝缘模型,并在不同温度下对油纸绝缘非线性FDS进行测试。结果表明:测试激励幅值越大,FDS曲线在低频段降低越明显,且随着测试温度的升高及老化程度的增加,介质损耗因数曲线出现非线变化的特征频段向高频方向移动;本文基于修正的Davidson-Cole模型,通过曲线拟合计算得到模型中的形状参数,并以此建立基于传递函数的等效电路模型,仿真计算得到了油纸绝缘阻抗模值非线性的变化规律。根据仿真结果可知,各阶阻抗模型的电路参数与油纸绝缘介电特性非线性的变化规律密切相关,而阻抗的改变使得曲线在相应频段发生变化。

关键词：油纸绝缘老化非线性介电特性扩展Davidson-Cole模型

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新型无环流空心电抗器电磁结构设计方法及工程应用

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高电压技术 2024年

作者：张明泽王炳杰张健刘骥李爽朱东柏哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司

空心电抗器作为电网中抑制过电压、滤波、无功补偿的重要电力设备，苛刻的运行环境对电抗器长期运行稳定性有更高的要求。由于传统的电抗器设计方法方式及制造工艺差异，使得部分设计的电抗器包封间出现环流现象，需外部调匝线圈，增加... 详细信息

空心电抗器作为电网中抑制过电压、滤波、无功补偿的重要电力设备，苛刻的运行环境对电抗器长期运行稳定性有更高的要求。由于传统的电抗器设计方法方式及制造工艺差异，使得部分设计的电抗器包封间出现环流现象，需外部调匝线圈，增加了电抗器的薄弱点；同时由于传统设计方式中为了降低高寒地区大温差工作环境下包封绝缘出现开裂的风险。为了从根本上解决包封间环流及绝缘开裂这一技术难题，本文从电抗器电磁结构优化的角度出发，将小圆线并绕结构的常规视角转变至单组合导线串绕的结构方式上，构建了全新的电抗器电感值计算非线性方程组，并采用等温升约束条件及多端起头方式，实现了空间结构对称的无环流电抗器电磁结构的设计。最终通过等长绕线、强化匝间绝缘、减小包封绝缘厚度的设计思想，实现了首套无环流电抗器的电磁结构设计。设计完成的首套10kV串联空心电抗器通过了型式及特殊试验，并在我国东北地区冬季成功挂网运行，相比与传统电抗器，新型无环流电抗器体积减小了40%、温升降低了32%，本文提出的新型无环流电抗器的设计方法及设计思想将为我国空心电抗器高端制造提供新的设计形式，这对于保障高寒地区空心电抗器的长期运行可靠性具有重要意义。

关键词：空心电抗器环流现象电磁结构设计局部过热包封绝缘开裂

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基于石墨烯太赫兹超表面的特殊波束动态调控

太赫兹科学与电子信息学报 2024年第4期22卷 365-372页

作者：鲁金梁王序峰王东杰贺训军哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

现有的大多数特殊波束(聚焦波束、艾里光束等)超表面通常采用金属结构单元,通过改变单元结构的尺寸和旋转角度等方式进行单一的波前调控,但对动态调谐波前的特殊波束超表面的研究很少。本文突破传统结构的壁垒,利用石墨烯独特的电可调性... 详细信息

现有的大多数特殊波束(聚焦波束、艾里光束等)超表面通常采用金属结构单元,通过改变单元结构的尺寸和旋转角度等方式进行单一的波前调控,但对动态调谐波前的特殊波束超表面的研究很少。本文突破传统结构的壁垒,利用石墨烯独特的电可调性,构造出利用石墨烯费米能级动态调控波前的特殊波束超表面,可在动态调控波前上实现更灵活的自由性,满足更多、更复杂的相位需求。通过调控石墨烯费米能级获得不同的相位分布,动态调控焦点的空间位置、聚焦开关与焦点个数之间的切换以及影响艾里光束的参数等。所提出的动态调控波前特殊波束超表面可为太赫兹在高分辨成像、聚焦可调平面透镜、光学显微操作、激光微加工、光学子弹成型等方面的应用提供参考。

关键词：太赫兹石墨烯超表面特殊光束波前调控

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