李国倡
- 作品数：9 被引量：65H指数：6
- 供职机构：西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术一般工业技术电气工程化学工程更多>>
- 空间电子辐射环境中绝缘介质电荷沉积特性及陷阱参数研究综述被引量：3
- 2019年
- 空间电子辐射环境中绝缘介质充放电特性与介质表面电荷交换过程或内部电荷迁移过程密切相关.介质表面/内部电荷运动很大程度上取决于材料的微观特性,空间电荷与陷阱是反映绝缘介质微观特性的重要参数.本文综述了电子辐射环境中绝缘介质内部空间电荷和陷阱的形成、作用机理、测量方法、存在的问题及国内外研究现状.首先,简要介绍了入射电子与介质材料的相互作用机理及沉积电荷的形成;分析了电子束辐射下介质内部电荷迁移模型,辐射诱导电导模型(RIC模型)和电子-空穴对的产生/复合模型(GR模型)的优缺点;对比分析了经典电声脉冲法(PEA)以及适用于电子束辐射下空间电荷测量的"短路PEA"和"开路PEA",并总结了电子辐射下PEA装置设计中存在的主要技术难点;其次,简要介绍了电子束辐射下陷阱的形成及作用机理,分析了聚合物介质陷阱参数的提取方法,如热刺激电流法、表面电位衰减法(电晕注入方式或电子辐射方式)、空间电荷衰减法,指出在同一真空环境中完成电子注入和表面电位测量的方法较适合空间介质材料陷阱参数的表征,并以聚酰亚胺为例,进行了陷阱参数提取;最后,从理论模型、参数表征和测量技术等方面,展望了空间绝缘介质亟需解决的科学问题.
- 李国倡李国倡
- 关键词：空间辐射环境电声脉冲法
- 高能电子辐射下聚四氟乙烯深层充电特性被引量：12
- 2014年
- 介质深层充放电现象是诱发航天器异常故障的重要因素之一.分析了高能电子辐射下介质内部电荷沉积、能量沉积特性和电导特性,考虑了真空与介质界面电荷对电场分布的影响,建立了介质二维深层充电的物理模型,并基于有限元方法实现了数值计算.计算了高能电子辐射下聚四氟乙烯的深层充电特性.结果表明:真空环境下,介质的表面存在较弱的反向电场,随着介质深度增大,电场减小至零,随后逐渐增大,最大值出现在靠近接地附近,但在接地点,电场存在小幅降低.分析了不同辐射时间下(1 h,1 d,10 d和30 d),介质内部最大电位和最大电场的时空演变特性.随着辐射时间的增加,最大电位由-128V增加至-7.9×104V,最大电场由2.83×105V·m-1增加至1.76×108V·m-1.讨论了入射电子束流密度对最大电场的影响,典型空间电子环境(1×10-10A·m-2)下,电子辐照10 d时,介质内部最大电场为2.95×106V·m-1.而恶劣空间电子环境(2×10-8A·m-2)下,电子辐射42 h,介质内部最大电场即达到108V·m-1,超过材料击穿阈值(约为108V·m-1),极易发生放电现象.该物理模型和数值方法可以作为航天器复杂部件多维电场仿真的研究基础.
- 李国倡闵道敏李盛涛郑晓泉茹佳胜
- 关键词：聚四氟乙烯
- 入射电子能量对低密度聚乙烯深层充电特性的影响被引量：21
- 2013年
- 高能带电粒子与航天器介质材料相互作用引起的深层带电现象,一直是威胁航天器安全运行的重要因素之一.考虑入射电子在介质中的电荷沉积、能量沉积分布以及介质中的非线性暗电导和辐射诱导电导,建立了介质深层充电的单极性电荷输运物理模型.通过求解电荷连续性方程和泊松方程,可以得出不同能量(0.1—0.5MeV)电子辐射下,低密度聚乙烯(厚度为1mm)介质中的电荷输运特性.计算结果表明,不同能量的电子辐射下,介质充电达到平衡时,最大电场随入射能量的增加而减小;同一能量辐射下,最大电场随束流密度的增大而增加.入射电子能量较低时(0.3MeV),最大电场随束流密度的变化趋势基本相同.具体表现为:当束流密度大于3×10-9A/m2时,最大场强超过击穿阈值2×107V/m,发生静电放电(ESD)的可能性较大.随着入射电子能量的增加,发生静电放电(ESD)的临界束流密度增大,在能量为0.4MeV时,临界束流密度为6×10-8A/m2.当能量大于等于0.5MeV时,在束流密度为10-9—10-6A/m2的范围内,均不会发生静电放电(ESD).该物理模型对于深入研究深层充放电效应、评估航天器在空间环境下深层带电程度及防护设计具有重要的意义.
- 李盛涛李国倡闵道敏赵妮
- GPO-3隔板对棒-板间隙工频击穿电压的影响及表面残余电荷特性被引量：4
- 2020年
- 在空间有限的高压箱内部,通过合理引入绝缘隔板,可显著提高整个系统的绝缘性能。该文研究聚酯玻璃毡板(GPO-3)尺寸、位置和厚度对"棒-隔板-地电极"工频击穿特性的影响;采用非接触式表面电位计,研究放电后隔板表面残余电荷衰减特性。实验结果表明,GPO-3隔板的增加会阻止电晕层的发展,"棒-隔板-地电极"系统的击穿电压最大可提高至原来的1.91倍。当隔板厚度超过约6mm时,击穿电压增幅较小;工频电压下间隙放电后,GPO-3表面存在明显的残余电荷,且滞留时间较长,放电后GPO-3的表面电位为3856V,衰减1h后仍为239V。基于Simmons理论,计算材料表面陷阱分布,发现GPO-3表面残余电荷密度峰值为1.59×10^19/m^3和8.87×10^18/m^3,对应陷阱能级约为1.0eV,深陷阱是导致隔板表面电荷积聚的主要原因。该文可为工程设计中绝缘隔板的设计提供理论和实验依据。
- 昝海斌李国倡李国倡魏艳慧
- 关键词：绝缘隔板工频击穿电压
- 陷阱密度对低密度聚乙烯空间电荷形成与积累特性的影响被引量：8
- 2013年
- 在高压直流输变电设备绝缘系统中,空间电荷效应是影响设备绝缘劣化的主要因素之一.研究材料陷阱分布对空间电荷形成与积累特性的影响,对于诊断设备绝缘老化较为重要.建立了单极性电荷输运模型,研究了电荷注入、电荷输运和电荷入陷脱陷的物理过程.通过求解电荷连续性方程、泊松方程和电荷入陷与脱陷的一阶动力学方程,可以得出陷阱密度对低密度聚乙烯介质内空间电荷分布特性的影响.计算得到了不同陷阱密度（6.25×1019~6.25×1021m3）介质的内部空间电荷随时间和陷阱密度的变化关系.随着加压时间的延长,自由电子总数先增加后减小,被捕获电子的总数则逐渐增大.在一定陷阱密度范围内（小于~3.125×1021m3）,最大自由电子总数随着陷阱密度的增大逐渐减小,最大被捕获电子总数则逐渐增加.当陷阱密度大于3.125×1021m3时,介质内部电荷数量随陷阱密度变化不大.该模型和相关结论可以更好地理解高压直流输变电设备的绝缘老化现象和机理.
- 李国倡李盛涛闵道敏朱远惟
- 关键词：空间电荷
- 空间介质充放电研究现状及展望被引量：12
- 2017年
- 空间环境与航天器介质材料相互作用引起的介质充放电现象是威胁航天器安全运行的重要因素之一.尤其是随着航天器工作电压的提高,该问题尤为突出,严重制约了高电压、大功率航天器的发展.本文综述了国内外空间介质充放电领域的研究现状、存在的问题及未来发展.首先,介绍了空间介质充放电现象及其危害,当前我国航天器发展对空间介质的工程需求;分析了空间介质充放电发展历程及新时期深空探测、国际空间站的发展对空间介质的新要求和挑战.其次,从介质充放电机理、放电抑制措施、数值计算和计算机仿真等方面,总结了介质表面充放电和介质深层充放电的研究现状和存在问题.再次,介绍了空间介质充放电试验与材料特性的研究热点问题.包括:电子辐射下表面电位衰减与材料特性;电子辐射下介质内部空间电荷原位测量与材料特性;电子辐射下介质真空沿面闪络特性.最后,结合当前研究中存在的问题,展望了空间介质带电领域亟需解决的科学问题.
- 李盛涛李国倡
- 关键词：空间环境
- 动车组车顶高压电缆终端电场仿真及界面缺陷模拟研究被引量：12
- 2020年
- 动车组车顶电缆终端属于高压系统的关键部件,也是影响动车组安全运行的关键设备。本研究分析了高压电缆和电缆终端的结构特点,建立了电场仿真模型。采用宽频介电谱系统测量了电缆终端用绝缘材料三元乙丙橡胶(EPDM)和环氧树脂(EP)的介电参数随温度的变化。对比分析了不同运行工况下电缆终端电场分布,模拟了电缆绝缘和应力锥界面气泡和水珠缺陷对界面电场分布的影响。结果表明:在动车组运行温度范围(-40~60℃)内,随着温度升高,EPDM的介电常数逐渐减小,EP的介电常数则缓慢增大;环境温度变化对电缆终端电场分布的影响较小,复合绝缘界面的最大切向场强保持在0.40 k V/mm左右;额定电压下电缆绝缘与应力锥的界面切向场强为0.40 kV/mm,冲击电压下界面切向场强为4.73 kV/mm;复合绝缘界面气泡引起的最大畸变电场为8.48 kV/mm,界面水珠引起的最大畸变电场为4.45 kV/mm。研究结果可为电缆终端的故障分析提供理论参考。
- 昝海斌李国倡李国倡王家兴
- 关键词：动车组电缆终端电场分布绝缘缺陷
- 电极介质间势垒高度对低密度聚乙烯空间电荷形成与积累特性的影响
- LDPE以其优异的绝缘性能、良好的可加工性及稳定的化学性能在高压输电设备上得到广泛应用.大量的试验和理论研究表明，空间电荷在LDPE的老化和击穿中扮演了重要的角色.通过求解肖特基热发射方程、电荷连续性方程和泊松方程研究、...
- 朱远惟李盛涛闵道敏李国倡
- 关键词：势垒高度空间电荷
- 直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究被引量：8
- 2016年
- 介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素.薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系,因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性.基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程,建立表面电位动态响应的物理模型.通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为,得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响.栅极电压越高,表面电位的衰减速度越快;环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93,体电导率10^(-14)S·m^(-1))下,归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数,其中,分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系.相对介电常数越大,表面电位的衰减速度越慢;环氧树脂相对介电常数典型范围(3—4)内,表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s,两者呈线性关系.体电导率越大,表面电位的衰减速度越快;环氧树脂体电导率典型范围(10^(-15)—10^(-13)S·m^(-1))内,表面电位衰减时间常数由24760 s减小到260 s,两者呈幂函数变化关系.
- 茹佳胜闵道敏张翀李盛涛邢照亮李国倡
- 关键词：环氧树脂表面电荷
