直流电压下环氧浇注绝缘子的表面电场分析

针对直流气体绝缘设备电场分析及结构设计时气体侧模型的选择问题,以高压直流气体绝缘穿墙套管用环氧浇注绝缘子为研究对象,建立了直流电压下环氧浇注绝缘子的电场计算模型。其中,对气体侧分别采用离子迁移模型和线性模型,在直流电压下对环氧浇注绝缘子的表面电场进行了计算及分析。研究了不同气体电离率、外施电压、体积电导率等条件下两种模型对计算结果的影响及相互替换的条件,给出了直流电压下气体侧模型的选择建议。结果表明:离子迁移模型得到的绝缘子表面电场计算结果受气体中空间电荷不均匀分布的影响,随场强的变化呈现出较强的非线性;线性模型用以匹配离子迁移模型计算结果的气体电导率取值与气体电离率成正比,与外施电压等级成反比;当外施电压等级较高、绝缘子体积电导率较大时,固体侧电流在绝缘子表面电荷积聚过程中起主要作用,离子迁移模型与线性模型得到的计算结果差异较小。这时,线性模型计算时间更短,更适用于环氧浇注绝缘子的结构优化设计。     

介质分界面电荷积聚过程分析

建立了电压与绝缘子表面电荷分布的动态方程,分析了直流电压作用下表面电荷的积聚过程,并给出了绝缘子表面电荷动态分布的近似表达式。研究表明,以往文献中给出的平板电极结构介质分界面处的表面电荷积聚方程只是文中方程的一个特例。引入了具有长度量纲的电压／场强比例系数,并在此基础上计算了3种典型电极算例的表面电荷分布,理论计算结果与以往文献的实验结果基本吻合。     

直流绝缘子串电压分布测量方法及其分布特性

提出了一种新型测量直流系统绝缘子串电压分布的静电计式仪器和测量方法．仪器采用振动式探头，把绝缘子的直流电压变成交流信号，处理后，语音直接报出绝缘子的电压值．通过在含有５ 片绝缘子的绝缘子串上的各种试验，研究了绝缘子串电压分布的影响因素及电压分布特征．影响直流系统绝缘子串电压分布的因素与交流系统不同，污秽、空气湿度和电压极性对分布电压都有影响．电压分布是一个动态的过程，随各种因素的变化而变化，绝缘子电压分布有很大的分散性．干燥情况下，直流系统绝缘子串电压分布更加不均匀，导线端绝缘子电压更高．     

放电电压形式对空心阴极甲烷放电等离子体组分及离子能量的影响研究

为了优化空心阴极结构中有机气体放电制备类金刚石薄膜的放电电压形式,掌握放电等离子体组分及能量特性,采用直流和重复频率脉冲两种外施电压形式,运用发射光谱诊断法结合数值仿真研究了不同放电电压形式下空心阴极甲烷放电等离子体组分特性。研究结果显示,放电平均电流接近时,直流电压作用下的甲烷分子解离程度比重复频率脉冲电压作用下更高。升高直流电压或脉冲电压幅值,增加脉冲宽度,提高脉冲频率,均可促进甲烷分子解离。不同放电电压形式下甲烷放电等离子体中的单碳离子比例差异较大,重复频率脉冲电压作用下,放电等离子体未充分发展,且电子能量更高,利于单碳离子的生成,使单碳离子比例更高。同时,利用减速电场法获得了不同放电电压形式下到达基底的离子能量分布情况,发现重复频率脉冲电压作用下的离子能量更高,并呈双峰分布,直流电压作用下离子能量呈单峰分布。离子能量与外施直流电压或脉冲电压幅值呈正相关性。     

低气压条件下绝缘子污闪特性的研究

污秽绝缘子的闪络电压Ｕ和大气压力户之间的关系为Ｕ＝Ｕ。（Ｐ／ｐ０）ｎ，Ｕ０是该污秽绝缘子在标准大气压户。下的闪络电压。作者用固体污层人工污秽试验方法研究了不同形状绝缘子在不同污秽度下以及在不同大气压力下的污闪电压，并研究了在交流和直流电压分别作用下的污闪电压差别。试验结果表明，上述公式中的指数ｎ在交流电压下的数值大于直流电压。对于形状简单的绝缘子ｎ值不受污秽程度影响，对于形状复杂的绝缘子ｎ值受污秽程度的影响。ｎ值变化的原因在于绝缘子伞裙间的电弧桥络现象。     

气固绝缘系统电场模型的建立与求解方法

针对目前气固绝缘系统直流电场计算所普遍采用的恒定电流场计算方法过于简化,尤其对于电流密度存在饱和现象的气体介质计算误差较大的问题,建立了基于介质内部和分界面上电荷驰豫过程的复合绝缘系统的电场模型,通过构建自由电荷密度方程并实时计算电荷产生的泊松场分布,获得了体电荷和界面电荷密度分布的暂态变化过程;建立了基于气体自然电离和离子迁移、扩散运动的弱电离气体的电导模型,准确表征了气体电流密度与场强的非线性关系。制作了常用于GIS/L的柱式绝缘子实验模型,测量了直流电压下绝缘子表面的电位分布,并与计算结果进行了对比,结果表明:计算得到的表面电位分布的整体变化趋势以及各电位峰位置均与测量结果吻合较好;发现弱电场下绝缘子配置嵌件时表面主要积聚同号电荷,强电场下则正好相反,同时负极性电压下的阴极发射电子过程将增大空气侧电流密度。     

电压反转极性对温度梯度场下聚乙烯内空间电荷的影响

基于电声脉冲空间电荷测量方法,测量了聚乙烯片状试样在常温(△T=0℃)及温度梯度(△T=40℃)下、不同电压极性(±50 MV/m)作用2h过程中聚乙烯内的电荷积聚和场强分布特性,同时测量了加压2h后不同反转极性对温度梯度场下聚乙烯内电荷积聚和瞬态电场的影响.结果表明:无论反转极性如何,最大瞬态电场畸变率近似相同;电压...     

聚乙烯绝缘中温度梯度效应对直流电场的畸变特性

针对直流电缆内外温差与直流电场共同作用下会影响绝缘材料内部空间电荷分布和电场分布的问题,利用自行研制的温度梯度下的空间电荷测量装置,通过设定不同的上、下电极温度,实现试样上、下表面的不同温差,然后采用阶梯升压方式(10、30、50、70MV/m),测量在不同温度差(ΔT为0～40℃)下聚乙烯中的电场分布,最后得出了温度差和电场分布的关系.结果表明:温度差越大,外施场强越高,试样体内低温侧场强畸变越严重;由于高场强下电极上同极性电荷的注入,加压时间的增加对畸变场强有一定的缓和作用.     

直流电压下绝缘子附近球形导电微粒运动起始电压研究

为了研究绝缘子对自由导电微粒运动规律的影响，实验观测了直流电压下不均匀电场中的聚四氟乙烯（PTFE）绝缘子附近球形导电微粒运动特性．结果表明，PTFE绝缘子的存在降低了微粒运动起始电压，而且绝缘子的形状也会影响绝缘子附近微粒运动的起始电压．当绝缘子表面与接地电极夹角为锐角时，绝缘子对微粒运动起始电压的影响最显著，并且其影响范围也相对较大．对于相同绝缘子，微粒较大时易发生水平运动而附着于绝缘子表面，微粒较小时则容易离开接地电极而浮起．采用Maxwell应力张量对微粒受到的静电力进行了计算和分析，其结果从力学角度解释了实验观察得到的结果．     

真空中绝缘子闪络前表面电荷分布的二维仿真

基于真空闪络的二次电子发射雪崩(SEEA)模型,针对片式有机玻璃PMMA和氧化铝陶瓷两种典型绝缘材料,利用蒙特卡罗法仿真研究了平面圆形及矩形对称电极系统中绝缘子表面电荷的二维分布.仿真结果表明:在靠近阴极处的绝缘子表面存在小范围的负电荷区,而后变为较大范围的正电荷区;随外施电压的提高,绝缘子表面的正电荷区域及密度增大,而负电荷区域及密度减小;二次电子发射系数较小的PMMA绝缘子表面正电荷密度较低;由于圆形电极表面电场分布较矩形电极系统不均匀,其电荷密度分布更不均匀.将仿真结果与他人的实验结果进行了分析对比,发现两者比较接近.     

阻容型分压器在脉冲电容器放电特性研究中的应用

该文设计了一种包括脉冲电阻分压器和高压云母电容器的阻容型分压器，用于脉冲电容器放电特性的实验研究。在脉冲电容器充电过程中，高压云母电容器承受高电压；在脉冲电容器放电过程中，脉冲电容器的瞬变电压在脉冲电阻分压器上产生输出电压。通过合理设计阻容分压器的电容、电阻值，可以准确测量脉冲电容器的充电电压和放电波形。该文用阻容型分压器分析了一种脉冲电容器的放电特性。     

Advanced materials for aqueous supercapacitors in the asymmetric design

Supercapacitors have been recognized as one of the promising energy storage devices in the future energy technology. In this perspective, rapid progress is made in the development of fundamental and applied aspects of supercapacitors. Various techniques have been developed specifically to estimate the specific capacitance. Numerous efforts have been made in the literature to increase the specific capacitance of electrode materials. Recently, researchers pay more attention on designing supercapacitors of asymmetric type with extending cell voltage and dissimilar materials with complementary working potentials. Researchers try to increase the specific energy of asymmetric supercapacitors (ASCs). Conversely, it is still a challenge to find a suitable operation conditions for ASCs in various designs, especially for the one with battery type electrode. In this review, we describe our recent research works and other reports on the preparation of various nanostructured electrode materials and the performances of both symmetric and asymmetric supercapacitors. Finally, we demonstrate effects of charge balance on the capacitive performances of ASCs which consist of one electrode material of the battery type and one capacitive material. We also demonstrate how to evaluate the charge capacities of both positive and negative electrode materials for this ASC application.     

普克尔斯效应反射法测量绝缘膜表面放电电荷的分布

介绍用普克尔斯效应反射测量系统测量绝缘膜上表面电荷分布的方法，与原来的透射法相比，反射法可以避免薄膜本身光学特性的影响，因而提高了测量准确度．采用高速光检出装置，反射法可用于测量直流、脉冲及交流沿面放电时绝缘膜上表面电荷密度及分布．文中较详细地介绍了低密度聚乙烯膜交流沿面放电时表面电荷分布的测量结果．     

H2O分子在石墨烯扶手型边缘吸附的研究

类似石墨表面,石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子,石墨烯比石墨具有更大表面积,因此,石墨烯的表面性能被广泛关注. 然而较少被关注的是石墨烯边缘C原子的性能. 石墨烯边缘C原子由于存在未配对的电子,因此具有更强的反应活性. 本文采用了SelfConsistentCharge Density Functional Tight Binding(SCCDFTB)方法对H2O分子在石墨烯扶手型边缘的吸附现象进行了研究. 研究发现,石墨烯边缘的峰位C原子具有很好的吸附性,吸附能大约为-0.109~-0.768     

Voltage-induced membrane movement

Thermodynamics predicts that transmembrane voltage modulates membrane tension and that this will cause movement. The magnitude and polarity of movement is governed by cell stiffness and surface potentials. Here we confirm these predictions using the atomic force microscope to dynamically follow the movement of voltage-clamped HEK293 cells in different ionic-strength solutions. In normal saline, depolarization caused an outward movement, and at low ionic strength an inward movement. The amplitude was proportional to voltage (about 1 nm per 100 mV) and increased with indentation depth. A simple physical model of the membrane and tip provided an estimate of the external and internal surface charge densities (-5 x 10(-3) C x m(-2) and -18 x 10(-3) C x m(-2), respectively). Salicylate (a negative amphiphile) inhibited electromotility by increasing the external charge density by -15 x 10(-3) C x m(-2). As salicylate blocks electromotility in cochlear outer hair cells at the same concentration, the role of prestin as a motor protein may need to be reassessed.     

抗雷电过压影响的电容式接地网设计

接地网一直是电力建设中不可缺少的一部分，同时也是现代防雷及接地研究的重点.接地网的均压效果直接关系到接触电压和跨步电压对人身及设备安全的影响.利用电容的充放电特性，提出了在接地网上连接电容器以构建电容式接地网的设计方案.通过ATP-EMTP电磁仿真软件建立仿真电路模型，并在不同的电容值下测量接地网地电位的幅值及电位陡度.实验结果表明电容式接地网对地电位幅值陡度的降低具有很好的效果，该方法在降低雷击对地表以上电气设备的损坏，以及提高工作人员的安全系数方面具有一定的参考价值.     

薄膜介质表面电荷密度测量中探头边缘效应影响的消除

本文提出了二维的探头特性函数的概念,完成了用实验方法测取探头特性函数的工作。提出了利用探头特性函数,从表面电位的分布测量值中消除边缘效应影响的理论和方法,以提高探头对电荷面分布测量的分辨能力。对实验数据经用实测的探头特性函数和消除边缘效应的方法处理后所得的结果是令人满意的。     

高海拔沙尘环境对典型长间隙操作冲击放电特性的影响

沙尘条件下输电线路容易发生闪络和跳闸事故.为了研究不同沙尘环境参数对输电线路外绝缘性能的影响,设计了能够调节沙尘天气强度、风沙流风速、沙尘含盐比、粒径和沙尘荷电量的沙尘环境模拟系统,利用额定电压为2400 kV的冲击电压发生器产生标准正极性操作冲击电压波,在青海塔拉地区(海拔3000 m)对1、2、3 m间隙距离的棒-棒、棒-板长空气间隙进行正极性放电特性研究.试验结果表明:风和沙尘混合作用下,间隙的50％操作冲击放电电压随着风速的增大而降低,且下降幅度随着间隙距离的增大而增大;沙尘环境对间隙的操作冲击放电特性既有促进作用也有抑制作用.     

35kV城网中性点经消弧线圈并联电阻接地方式下弧光接地过电压研究

选取过补偿脱谐度相对较小的消弧线圈以补偿电容电流,减小弧道残流、降低电弧重燃次数、提高故障自恢复概率;选取阻值相对较低的并联电阻以快速泄放对地电容的零序电荷,提高健全相、故障相及中性点的过电压衰减速度,减小熄弧后中性点恢复电压的上升速度和幅值,以有效抑制弧光接地引起的暂态过电压。ATP仿真结果表明,中性点经消弧线圈并联电阻接地方式是适用于电缆与架空导线混合的35kV城市配电系统较为理想的接地方式。