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国家重点基础研究发展计划(2014CB239504): 作品数：13 被引量：131H指数：6; 相关作者：李忠华何金良胡军郭文敏杨霄更多>>; 相关机构：哈尔滨理工大学清华大学教育部更多>>; 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>; 相关领域：电气工程一般工业技术更多>>

纳米炭黑/XLPE复合绝缘热老化特性试验研究被引量：2: 2019年; 采用纳米炭黑对交联聚乙烯进行纳米改性是制备低活化能、高电场依赖性高压直流电缆绝缘材料的一种可能技术途径,纳米炭黑/交联聚乙烯(nano-CB/XLPE)复合材料的热老化性能是关系到高压直流电缆长期运行可靠性的关键因素之一。为此,对nano-CB/XLPE复合材料进行加速热老化,研究老化时间对其电导率与介电参数的影响规律。为了表征复合材料的老化程度采用傅里叶红外光谱观察了老化过程材料内部特征官能团变化,并使用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热分析仪(DSC)探究了老化过程中材料微观结构变化。试验结果表明,nano-CB/XLPE复合材料随老化时间可分为两个老化阶段,在老化初始阶段,试样的羰基指数增长缓慢,结晶度较大,电导率随老化时间增加而减小,电导活化能随老化时间增加而增大,电场依赖系数变化较小,介电常数和介质损耗因数基本不变;在老化后期,试样的羰基指数增长迅速,结晶度减小,电导率随老化时间增加而增大,电导活化能和电场依赖系数降低,介电常数和介质损耗因数随老化时间增加而增大。; 秦瑶李忠华孙云龙; 关键词：热老化介电性能

HVDC电缆电场分布影响因素的仿真研究被引量：38: 2016年; 电场分布是决定电缆绝缘短时耐压能力和长期运行可靠性的关键因素。HVDC电缆稳定运行时,绝缘材料的电导率决定电场分布,在较高温度梯度分布下有可能出现电场分布翻转现象。由于电缆绝缘材料的非线性电导率是温度及电场的函数,在投入运行和电压极性反转时HVDC电缆暂态电场分布更为复杂。为此,采用多物理场耦合软件仿真研究了绝缘材料非线性电导属性对不同温度梯度、不同施压方式下电缆绝缘稳态和暂态电场的影响规律。仿真结果发现:当绝缘材料非线性属性确定,绝缘内温度梯度越高,稳态时电场分布翻转现象越严重;电压反转过程暂态电场最大值与电压极性反转时间密切相关,反转时间越短暂态最大电场越高,且暂态最大电场的位置越靠近导体屏蔽。仿真结果同时表明:降低材料电导活化能和提高材料电导率对电场依赖性有利于在温度梯度下对电缆绝缘稳态和暂态电场分布的控制。根据仿真研究结果,建议在HVDC电缆料研发时应采取有效的调控手段降低材料电导活化能和提高场致增强型电导的场强依赖系数;而在HVDC电缆设计时,要特别关注温度梯度效应和极性反转过程中的暂态电场分布问题。; 李忠华刘乐乐郑欢梁斯婷; 关键词：温度梯度暂态电场

非线性屏障层对HVDC电缆电场分布的影响被引量：2: 2018年; 电缆绝缘中的电场分布是决定高压直流电缆输电线路长期可靠运行的主要因素,非线性材料能够在电场不均匀的情况下自行均化电场的分布,对电树枝的生长和空间电荷的产生起到明显的抑制作用。为此,尝试将非线性材料作为屏障层置于电缆屏蔽层与绝缘层之间,并采用多物理场耦合软件建立仿真模型,分别在不同温度梯度下研究屏障层结构对高压直流（HVDC）电缆绝缘中暂态和稳态电场分布、空间电荷的影响。仿真结果发现：与无屏障层相比,添加非线性屏障层的电缆绝缘中稳态及暂态电场强度最大值均有所降低,即屏障层结构能够抑制绝缘中空间电荷的注入,改善电场分布;屏障层越厚,绝缘中空间电荷越少,电场强度最大值越小,但界面电荷会有所增加。从上述结果可以看出：屏障层可均化电缆绝缘中的电场分布,但同时会引起界面电荷的积聚。因此在开发具有非线性屏障层结构的HVDC电缆时,屏障层厚度的选择应综合考虑界面电荷积聚和电场分布,从而达到改善电缆绝缘性能的目的。; 郭文敏王磊蒋晓娟李忠华; 关键词：高压直流电缆电场分布空间电荷非线性温度

基于多元线性回归的阻性和容性电流分解: 2016年; 为了研究交流电压作用下非线性半导体器件和非线性绝缘电介质的绝缘状态和介电性能,提出一种阻性和容性电流分解算法。以非线性电阻和非线性电容构成的并联等效电路为研究对象,推导响应电流关于激励电压的非线性方程。通过坐标变换,将其转化成多元线性方程。利用多元线性回归方法,获得等效电路参数且实现了阻性和容性电流的分解。定性分析该算法的抗干扰能力和对非标准正弦波电压的适应能力。仿真结果表明:该算法可以准确地实现阻性和容性电流的分解;当响应电流含有55 d B的噪声时,电路参数的求解误差较小;激励电压谐波分量对电路参数的求解几乎没有影响。实验结果表明:该算法可以实现MOA阀片在交流电压作用下全泄露电流的分解。; 韩永森李忠华郑欢郭文敏; 关键词：电流分解多元线性回归

电导及介电自适应调控的复合绝缘材料及其应用被引量：11: 2016年; 非线性复合绝缘材料有助于解决电力系统绝缘设备或部件电场分布不均匀的难题。为此介绍了Zn O压敏陶瓷微球及其复合绝缘材料的制备方法,实现了同时具有非线性电导特性和非线性介电特性随外加电场而自适应变化的复合材料。材料的非线性特性主要由压敏微球填料决定,而对于绝缘材料基体的要求较为宽松;当材料中的压敏微球体积分数超过30%时,复合物具有很好的非线性特性,其电导非线性系数可达到16.9而介电常数也能够比线性区增加5倍以上;材料的压敏电压也能够根据填料体积分数进行一定范围内的调节。采用非线性电导特性和非线性介电特性的复合材料取代传统电缆附件中控制电缆接头电场应力的压控管和应力锥的材料对电场的应力控制效果更好,对于110 k V的交流电缆终端内电场分布的仿真计算表明,在应力锥绝缘部分采用非线性材料能够将关键位置处的场强从采用固定材料时的4.7 k V/mm降低至2.2 k V/mm以下,并且材料的电导率越大、非线性系数越大时,均匀场强的效果越好。; 胡军杨霄何金良; 关键词：电缆附件

非线性绝缘电介质介电特性表征与测试被引量：5: 2018年; 非线性是导致问题复杂化的关键因素之一，且存在于几乎所有物理现象之中。电气绝缘介质的非线性介电行为在科学层面提供了更广泛的研究空间，同时在工程技术层面为电气绝缘结构设计、更高电压等级电力设备研发提供了新的破解瓶颈问题的技术途径。具有电场调控功能的非线性绝缘材料，被称为“智能绝缘材料”，已在大型电机端部绝缘和电缆附件防电晕结构得到广泛的应用。随着高压直流绝缘技术的进步，电气绝缘材料和绝缘结构非线性介电特性和机理研究得到越来越广泛的关注。非线性绝缘介质介电特性的表征和测试技术是极具挑战的研究课题，又是基础研究和工程应用技术研究不可回避的关键性基础问题。稳态直流电场下，非线性绝缘介电特性用伏安特性或电导率与电场强度关系来表征，相应测试技术比较简单。稳态交流电场场下，用等效（相对）介电常数和等效电导率与电场强度关系来表征，测试技术的关键是如何准确地分解阻性和容性电流。暂态电场下非线性绝缘介电特性的表征参数体系尚未建立，测试技术最为复杂，相关研究亟待开展。; 李忠华; 关键词：介电特性测试技术

应力锥体增强绝缘非线性属性对HVDC电缆终端电场分布的影响被引量：1: 2018年; 高压直流电缆及附件稳态电场分布主要取决于绝缘材料的电导率，而电导率又与场强、温度紧密相关，这使得直流电缆附件电场分布相比高压交流电缆附件更复杂。为此，在固定电缆终端XLPE绝缘、硅油电导率和温度梯度的条件下，本文采用多物理场耦合软件仿真研究了应力锥体增强绝缘非线性属性对高压直流电缆户外复合型终端稳态电场分布的影响规律。仿真研究结果表明：复合型户外高压直流电缆终端，工厂绝缘和增强绝缘界面切向电场在应力锥体根部和顶部可能出现极大值；而在半导电应力锥内表面电场也可能在根部和顶部出现极大值；通过调控增强绝缘材料的非线性属性可实现复合型电缆终端电场分布的综合调控。; 李忠华张霞; 关键词：电场分布

电导非线性对HVDC电缆绝缘空间电荷动态过程的影响被引量：5: 2019年; 针对HVDC电缆绝缘中的空间电荷问题,采用有限元分析方法,仿真研究绝缘材料电导非线性属性对HVDC电缆绝缘中由非线性电导率引起的空间电荷极化与退极化动态过程的影响。通过改变电导活化能与电场依赖系数,得到极化与退极化过程中空间电荷密度随时间的变化规律。分析结果表明:降低电导活化能或增大电场依赖系数可降低HVDC电缆绝缘中由非线性电导率引起的空间电荷量,抑制极化与退极化过程中的空间电荷“过冲”与“反极性过冲”现象,并且会加快极化与退极化过程达到稳态,但同时会使绝缘介质中的电流密度增大。; 孙云龙李忠华索长友; 关键词：空间电荷极化动态过程

改善不均匀电场的非线性复合材料研究进展被引量：31: 2014年; 电场分布不均匀现象是高压电力绝缘设备及部件广泛存在的难题,给高压设备的设计、制造带来很大的技术难度和成本,并且危及设备长期运行的安全可靠性。采用具有与外加电场相关的非线性压敏电导或介电特性的复合材料,可以实现材料性能参数与空间电场大小的自适应匹配,达到智能地改善绝缘介质空间电场分布均匀性的效果。为此,详细综述了用于改善电力绝缘不均匀电场分布的非线性电导复合材料在国际上的基础和应用研究成果,并指出了该领域预期的发展方向是研究兼具非线性电导和介电特性的"smart"复合材料,实现自适应调控电力设备内部的电场分布。另外迫切需要揭示纳米颗粒与绝缘材料的界面特性及界面模型,为进一步调控绝缘材料的电场特性等提供理论支撑。; 何金良谢竟成胡军; 关键词：不均匀电场复合材料无机纳米颗粒纳米复合技术材料改性

纳米SiO2/硅橡胶复合材料的陷阱特性被引量：13: 2018年; 硅橡胶作为直流电缆附件中的主绝缘材料,存在空间电荷积聚的问题,研究硅橡胶纳米复合材料的陷阱特性对抑制聚合物材料的空间电荷积聚有重要意义。为此,以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,制备了掺杂不同质量分数（5%、10%和20%）纳米SiO2粒子的硅橡胶纳米复合试样,通过扫描电子显微镜观测了试样的断面形貌,采用电容探头测量了试样在正、负电晕充电条件下的电位衰减特性,并结合双陷阱能级模型和等温表面电位衰减模型,获得了各试样的空穴陷阱特性和电子陷阱特性。研究结果表明：无纳米掺杂的纯硅橡胶试样中空穴陷阱多为浅陷阱,电子陷阱多为深陷阱;与纯硅橡胶相比,掺杂纳米SiO2粒子的质量分数为5%时,复合材料中空穴深陷阱密度增多,并且空穴陷阱和电子陷阱均以深陷阱为主;而当复合材料中纳米SiO2粒子质量分数增大至10%和20%时,其空穴和电子深陷阱密度显著下降,材料内部大量的浅陷阱有助于其电荷的消散。研究成果可为直流电缆附件中硅橡胶材料的改性提供一定的参考。; 周福文王梦丹屠幼萍艾昕王璁袁之康; 关键词：硅橡胶复合材料电容探头

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