摘要：向环氧树脂基体中加入纳米填料是实现其多功能化的常用手段,其中拥有一维纳米结构的氮化硼纳米管(BNNTs),因具有超高导热系数、宽能级带隙、高长径比、高力学强度而备受关注.然而,表面惰性、易团聚、与环氧树脂之间界面作用弱等缺点极大地制约了BNNTs进一步应用.基于此,本文提出采用表面包覆介孔二氧化硅(mSiO_(2)),并接枝硅烷偶联剂功能分子的方法,优化BNNTs表面特性.结果表明,通过表面结构设计及功能化,可显著改善BNNTs的分散特性,提升其与环氧树脂的界面作用.以此所制备的环氧复合电介质可实现力学韧性和导热系数的同步提升,并兼具较低的介电常数与损耗.此外,mSiO_(2)独特的纳米介孔结构赋予复合电介质大量的深陷阱,有效阻碍了电子的迁移,进而提高复合电介质的电气强度.本文为环氧树脂的多功能化提供了新思路,亦对揭示纳米填料表面特性-复合电介质微观结构-宏观性能之间的关联关系提供了一定实验数据支撑.

摘要：电力电缆在远距离大容量电力传输和海上风电并网中起着极其重要的作用。受直流电场影响,交联聚乙烯(XLPE)电缆存在着空间电荷积聚和电荷能量积累现象,导致绝缘材料被击穿而引发故障。该文建立电荷输运与分子链位移击穿模型,对XLPE介质中载流子输运和能量积累过程进行了仿真,得到XLPE特征击穿场强-试样厚度依赖特性以及击穿概率分布。仿真结果表明,XLPE直流击穿场强受尺度效应影响明显,击穿场强随着试样厚度的增加而减少,且击穿强度概率计算结果服从威布尔分布。建立电荷输运随机变量参数分散性与击穿概率分布的定量关系。随着试样厚度的增加,绝缘材料内部的缺陷分散性增加,电荷输运随机变量参数高斯分布中的方差增加,击穿威布尔分布形状参数减小。陷阱能级是影响击穿威布尔分布形状参数的最关键因素。该研究为电力电缆的优化设计和可靠性评估提供了仿真技术支撑。

摘要：针对饱和电抗器浇注用环氧树脂在受到电应力及机械振动时易出现老化开裂的问题,需要在保持其优良绝缘、抗腐蚀性能的基础上改善其力学性能及热学性能。本文以功能优化设计为原则,先通过热处理在碳化硅晶须(SiCw)表面形成二氧化硅介电层得到SiCw@SiO_(2),然后利用掺杂改性的方法制备SiCw@SiO_(2)/EP复合电介质,并对其介电性能、力学性能以及导热性能进行测试。结果表明:SiCw@SiO_(2)/EP复合电介质兼具高介电常数及低介质损耗,韧性也得到改善,且由于SiCw相互接触形成了连续导热网络,SiCw@SiO_(2)/EP复合电介质的导热系数相比纯环氧树脂提高了117%。

摘要：随着经济社会的发展,水与能源之间的联系越来越紧密,面向区域能源互联网的水-能协同优化已经成为未来研究热点之一。鉴于此,文中对水-能耦合系统的基本概念、耦合特性、重点领域、关键技术进行了归纳总结。首先,介绍了给排水系统的环节与结构,并对比了给排水系统与能源系统的异同;其次,探讨了水-能系统的通用耦合关系,并进一步说明了典型应用场景和物理层级下的水-能耦合形态;然后,针对水-能协同优化重点领域即模型构建、规划设计、运行管理、市场互动方面,从数学建模及研究思路角度进行了梳理与阐述;最后,从不确定性处理、多主体管理、灵活性挖掘、弹性提升方面对水-能协同优化关键技术进行了分析与展望。

摘要：聚合物薄膜电容器是支撑新能源智能配网发展的重要电力设备之一,提升聚合物电介质薄膜的储能密度是改善薄膜电容器储能器件性能的关键。由经典电磁理论可知,提高聚合物电介质薄膜的储能密度可以从介电常数和击穿强度两个角度实现。然而,目前储能薄膜领域中的综述大多是围绕提高介电常数来增加储能密度的角度进行归纳、分析,而从击穿强度的角度来系统综述的相对较少。因此,文章尝试以全有机聚合物电介质为研究对象,立足于提升击穿强度的角度,重点讨论掺杂、共混、共聚和多层结构的策略。在此基础上,文章还进一步整理和比较各策略的效果,希望为后续在全有机聚合物复合薄膜的结构设计与击穿性能提升方面上提供一些思路。

摘要：电力电子变压器中高频变压器须承受高频非正弦与高温的复杂应力。随着SiC等大功率半导体器件的使用,高频变压器中非正弦方波电压上升与下降沿出现陡脉冲应力,其dv/dt大于10 kV/μs,给高频变压器绝缘可靠性带来巨大挑战。高dv/dt包含大量高频谐波,从而导致绝缘介质损耗明显增加;高频、高dv/dt下绝缘遭受累积性冲击电应力,导致局部电场畸变,引发绝缘局部放电与损伤。该文围绕dv/dt对高频变压器绝缘介质损耗与冲击能量积聚的影响展开研究。采用阶跃响应函数模拟高dv/dt脉冲电压,结合绝缘介质损耗分解与计算,提出了dv/dt与方波电压叠加下绝缘介质损耗的计算方法。结果表明,绝缘介质损耗随dv/dt的增大而增加,绝缘热效应明显增加。根据绝缘在方波交变电场下能量储存和释放特性,分析了高dv/dt下绝缘能量积聚密度pd。采用有限元仿真分析10 kW、10 kHz、1000 V/750 V高频变压器绝缘电场、位移电流与冲击能量密度。结果发现,pd随着dv/dt增加而增大。结合介质损耗计算,研究指出在方波电压高dv/dt处(电压极性反转时),绝缘遭受累积电-热冲击应力,造成绝缘损伤。研究结果为大容量高频变压器绝缘失效与设计提供指导。

摘要：目前锂电池被广泛应用于电化学储能系统,但由于电池单体间的差异,单体电池常常存在过放电现象,给电池模组及储能系统的应用带来安全隐患,因此对过放电状态的锂电池进行检测与分析对于其安全应用具有重要意义。本文设计了正常循环和不同程度过放电的电池循环试验,利用弛豫时间分布法、阻抗差异分析法和容量增量法对过放电状态的锂离子电池全寿命周期内的阻抗特性进行分析。结果表明,过放电会加速电池老化,可提高充放电过程温升;相较于正常循环,过放电循环使电池欧姆内阻与电荷转移电阻增大,SEI膜内阻减小,电荷传递电阻无明显变化,锂离子固相扩散电阻随着过放电程度增加,先减小后增大。本文结果为锂电池过放电内部特性研究和过放电检测提供理论依据。

摘要：空气作为一种天然的绝缘气体,在电力设备中(开关柜、环网柜等)被广泛应用。研究表明,当电力设备发生放电故障时,空气绝缘介质会产生以NO_(2)为代表的特征分解产物。放电分解产物的组分及含量能够反映放电故障的严重程度,因此,气体分解产物检测对电力系统安全稳定运行具有重要意义。该文在不同的电压等级、持续时间下,分别模拟了包括电晕放电、火花放电及电弧放电在内的15种空气放电故障,并发现NO_(2)气体的含量在不同故障条件下存在显著差异。对此,设计了一款装载有四种对NO_(2)气体具有高度选择性气敏材料的微型气体传感阵列。经多次实验测试,传感阵列对15种放电故障气体表现出差异性响应信号,构成丰富的样本数据集。分别采用四种机器学习算法(极限树、决策树、K邻近和随机森林)实现基于传感信号的空气放电故障识别,其平均准确率最高可达84.88%、81.82%、76.86%和81.32%。其中,传感阵列对局部放电和电弧放电的识别能力略高于火花放电,可以归因于多次火花放电过程中存在一定的NO_(2)饱和现象。该文提出的基于微型气体传感阵列的检测方法具有操作简单、识别准确率高的显著优势,在空气放电故障诊断领域具有广阔的应用前景。

摘要：参照研制成功的300kA直线变压器驱动源单级感应腔的物理设计和电气参数,在考虑气体开关火花通道电阻、放电支路间电磁耦合、磁芯磁滞及饱和特性、次级功率传输的情况下,建立了较完备的单级感应腔电路模型。实验验证了模型的有效性,感应腔正常输出和单支路开关自放电时模拟结果与实验波形均吻合较好,表明模型可以模拟腔内电气元件异常时感应腔的工作特性。

摘要：常规的永磁同步电机全速域无位置传感器控制通过复合两种位置观测器实现全速域的转子位置估计,然而,在电机频繁宽频域调速工况下,两种位置观测器频繁地切换,易导致估计的位置和转速振荡,并且两种位置估计方法需要单独的设计和调谐,增加了系统整定难度和算法复杂度。为此,该文提出了一种基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制方法。首先,通过共振扩张状态观测器估计基频反电动势和高频反电动势。然后,建立了统一全速域模型,通过统一全速域模型实现全速域的转子位置和转速估计。在零速和低速时,通过向d轴注入高频电压,增加统一全速域模型中转子位置信息的信噪比,从而可以准确估计零速和低速区的转子位置,消除了传统高频注入法中由滤波器和延迟引起的估计误差。当电机在中高速区运行时,统一全速域模型自动蜕变为基频模型法,不需要两种位置观测器切换控制。最后,在2.0 kW内置式永磁同步电机实验平台上验证了算法的有效性。