摘要：直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中的运动金属微粒会极大降低GIL的绝缘强度,故而需要采取微粒陷阱等措施加以限制。本文针对直流GIL中金属微粒陷阱开展研究,首先搭建了封闭式以及半封闭式同轴圆柱电极实验平台,并构建了对应的三维仿真模型;然后通过仿真计算优化了陷阱参数,据此提出了微粒陷阱设计依据“捕捉参数”-Pcap,并对比了不同参数的微粒陷阱捕捉效果;最后根据微粒运动规律提出了针对性陷阱布置策略,并用实验进行了验证。实验结果表明:金属微粒被捕捉的概率随捕捉参数增大呈现增大趋势,当Pcap值为0.8左右时捕捉概率趋于稳定;直流电压下绝缘子附近金属微粒的落点具有很强的集中性,在微粒落点集中区域进行针对性陷阱布置,可以缩短捕捉时间,取得良好效果。因此,研究结果可以为工程中微粒陷阱的设计及使用提供一定的指导。

摘要：绝缘子表面吸附的金属粉尘可能引起放电甚至诱发闪络,抑制粉尘在绝缘子表面的吸附对提高气固绝缘系统的可靠性具有重要意义。该文选用纳米碳化硅(nano-SiC)和蒙脱土-纳米二氧化钛(MMT-nano-TiO_(2)),分别从调控表面电荷和改善表面粘黏性能的角度,设计了两种纳米复合涂层。实验表明,蒙脱土-二氧化钛纳米复合涂层(MEP)抑制粉尘吸附的效果整体优于碳化硅纳米复合涂层(SEP),与无涂层绝缘子模型相比,MEP6涂层表面吸附的粉尘分布范围大幅减小,吸附质量降低54%,抑制金属粉尘吸附的效果最优。进一步建立粉尘受力分析模型,将其运动吸附过程划分为启举、飞行和吸附三个阶段,阐释了粉尘吸附的动力学过程。最后,结合表面电荷分布特征、材料间本征粘附特性分析,指出MEP6涂层抑制粉尘吸附效果明显是缘于同时实现了电荷调控与抗粘黏性能的提升。该研究通过引入纳米复合涂层有效抑制了金属粉尘吸附,可为提升绝缘子表面绝缘强度提供新思路。

摘要：环氧树脂的老化裂解是影响直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)设备安全运行的重要因素之一,通过添加一定质量分数的纳米粒子可有效调控其耐热性能。本文建立了四种交联环氧树脂模型,包括纯环氧树脂模型,以及未封端、半封端和全封端的碳纳米管/环氧树脂复合介质模型。基于反应力场ReaxFF,利用LAMMPS软件对四种介质模型开展电-热裂解的反应分子动力学模拟。结果表明,在裂解过程中,碳纳米管/环氧树脂复合介质模型的初始裂解温度均提高,其归一化分子数降低了约15%,裂解产生的小分子产物的数量和种类也有所减少。电-热裂解过程中温度占主导作用,主要发生的是热裂解,电应力的存在则造成各极性分子和基团沿电场方向运动。碳纳米管在一定程度上改善了环氧树脂的热稳定性,缓解了其电-热老化过程,其中未封端和半封端碳纳米管复合介质模型的效果更为显著,这为环氧树脂复合介质的微观调控提供辅助设计手段。

摘要：金属微粒的有效治理是关乎直流气体绝缘输电线路(GIL)绝缘设计的重要问题。通过溶液缩聚-热酰亚胺化法制备含有苯硫醚结构的聚酰亚胺薄膜,同时利用红外光谱、热失重、差示扫描量热、介电谱和接触角等测试方法对聚酰亚胺薄膜的结构与性能进行表征,并构建金属微粒运动观测实验平台,测试直流应力下薄膜材料对金属微粒运动特性的抑制作用。结果表明,引入苯硫醚结构,可在保证热稳定性的同时有效提升聚酰亚胺薄膜与铝合金电极的粘附功,因而改性聚酰亚胺可作为直流GIL无胶电极覆膜材料,以提升其运行稳定性。当电极涂覆改性的聚酰亚胺薄膜时,可显著提高金属微粒在直流电场中的启举电压,这缘于引入的苯硫醚结构提高了薄膜的介电常数以及金属微粒与薄膜间的粘附功,使得金属微粒所受的粘附力和静电吸附力均有所提升,进而抑制了微粒在直流电应力下的运动行为。