直流GIS/GIL局部放电导致绝缘子表面电荷积聚与影响因素及抑制方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51877156
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Surface charge accumulation of insulator at DC voltage is very serious, leading to a great decrease of its surface withstanding performance, which becomes a difficult problem to affect the safety operation of DC gas-insulated switchgear (GIS) and gas-insulated transmission line (GIL). Moreover, because the understanding about surface charge accumulation generated by partial discharges in GIS/GIL is not clear, the existent methods for charge suppression cannot fully solve practical problems. Based on a self-constructed measurement platform, the charges on insulator surfaces will be overall measured, which results from three typical micro-defects, i.e. micro-protrusion from high-voltage conductor, surface roughness of the insulator, and metallic micro-particles adsorbing on insulator surface. With considering the influences of temperature, gas pressure and trace water, initiation conditions and distributed characters of surface charge accumulation through electric conduction within gas volume will be obtained. In terms of these results, the internal relationship between surface charge accumulation and partial discharges will be explored. Besides, nonlinear conductance character of SiC epoxy composites, as well as surface conductance character of coated insulator, will be measured. Based on this, physical simulation models about surface charge accumulation and dissipation processes will be established, which employs the current continuity equation. Moreover, mechanisms of charge accumulation and dissipation on insulator surface after nonlinear conductance material coated will be revealed. After the optimization of coating formulation and coating method, a method aiming to reduce charge accumulation and speed up insulator surface charge dissipation could be proposed. This project will provide theoretical and technical supports for scientific design and security operation of DC GIS/GIL.
直流下绝缘子表面电荷积聚严重,导致其沿面耐受能力大为降低,成为影响气体绝缘组合电器(GIS)和封闭输电线路(GIL)安全使用的一大难题。由于对GIS/GIL内部局部放电导致绝缘子表面电荷积聚特性与影响因素认识不清,现有电荷抑制方法还不能满足工程实际。本项目拟在自建的绝缘子表面电荷测量平台上,对高压导体微突物、绝缘子表面粗糙和吸附金属微粒三种微缺陷在绝缘子表面产生的电荷积聚进行全覆盖测量,获取温度、气压及微水等影响因素引起表面电荷积聚的起始条件和分布特点,探索绝缘子表面电荷积聚与局部放电的关联规律,研究SiC环氧基复合材料非线性电导特性及涂覆绝缘子后的表面电导特性,构建基于电流连续性方程的绝缘子表面电荷积聚与消散过程仿真模型,揭示非线性电导材料涂覆绝缘子后表面电荷聚散机理,优化涂料配方和涂覆方式,提出抑制电荷积聚并加快电荷消散的措施,为直流GIS/GIL科学设计与安全运行提供理论与技术支撑。

结项摘要

直流下绝缘子表面电荷积聚是导致沿面耐受能力降低的主要原因,已成为影响气体绝缘组合电器(GIS)和封闭输电线路(GIL)安全使用的一大难题。本项目搭建了一套基于有源静电探头的表面电位测量平台,并针对现有维纳滤波算法无法准确获取反演滤波系数的问题,开发了一套基于约束最小二乘方滤波器的表面电荷反演算法,在实现滤波系数自适应选取的同时提升反演计算精度,可满足于平移不变系统中的电荷反演需求。测量了SF6中不同电压幅值和电压极性、金属导杆突出物缺陷、不同绝缘子表面电导率以及不同压强下的表面电荷积聚特性。通过对不同条件下电荷特征分布的提取,分析了表面电荷积聚的主导途径,总结出了表面电荷主导积聚途径转变的现象。以共混法为基础研发了适用于环氧基复合材料的绝缘子表面均匀涂覆工艺,实现了SiC/epoxy复合材料在任意绝缘形状表面的均匀涂覆效果。采用了电极-绝缘子直接压接与电极-绝缘子紧密贴合两种充电方式,对含涂层绝缘子的表面电荷积聚与消散特性进行了系统评估。不同充电方式将带来不同的电荷主导积聚途径,最终导致不同的电荷分布模式。另外,直接压接充电方式中发现电荷积聚总量将随SiC含量上升而减小,且高浓度试样还会观察到加压过程中电荷密度积聚减少的现象。结合电场计算对测量结果进行了分析,将电荷积聚过程的抑制效果归因于涂层非线性电导特性的作用。另外,发现来自于不同放电强度的电荷源积聚于绝缘子表面后将呈现出不同的消散规律。通过对电荷消散过程的观测已经表面电荷自建电场分布特性的计算理清了不同充电方式下的电荷消散主导路径。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(3)
直流GIS/GIL盆式绝缘子表面电荷主导积聚方式的转变机理
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.181449
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗毅;唐炬;潘成;林生军;王忠强
  • 通讯作者:
    王忠强
Dynamics of surface charge and electric field distributions on basin‐type insulator in GIS/GIL due to voltage polarity reversal
GIS/GIL 中盆式绝缘子因电压极性反转而产生的表面电荷和电场分布动态
  • DOI:
    10.1049/hve.2019.0217
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    High Voltage
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Yi Luo;Ju Tang;Cheng Pan;Zijun Pan;Yi Li;Zhaolun Cui
  • 通讯作者:
    Zhaolun Cui
Contribution of nano-SiC/epoxy coating with nonlinear conduction characteristics to surface charge accumulation under DC voltage
具有非线性导电特性的纳米SiC/环氧树脂涂层对直流电压下表面电荷积累的贡献
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ab90b1
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Pan Zijun;Tang Ju;Pan Cheng;Luo Yi;Liu Qinyi;He Huasuan
  • 通讯作者:
    He Huasuan
Transition of the dominant charge accumulation mechanism at a Gas-solid interface under DC voltage
直流电压下气固界面主要电荷积累机制的转变
  • DOI:
    10.1049/iet-gtd.2019.1523
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IET GENERATION TRANSMISSION & DISTRIBUTION
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Luo Yi;Tang Ju;Pan Cheng;Pan Zijun;Meng Guodong
  • 通讯作者:
    Meng Guodong
How Temperature and Pressure Affect the Electric Field Distribution in HVDC GIS/GIL: A Numerical Study
温度和压力如何影响 HVDC GIS/GIL 中的电场分布:数值研究
  • DOI:
    10.1109/tdei.2021.009452
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON DIELECTRICS AND ELECTRICAL INSULATION
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Luo Yi;Tang Ju;Pan Zijun;Pan Cheng
  • 通讯作者:
    Pan Cheng

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其他文献

不同类型自由金属微粒对SF_6绝缘特性的影响
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.161674
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖淞;张晓星;周倩;唐炬;戴琦伟;李祎
  • 通讯作者:
    李祎
环保型C_6F_(12)O气体绝缘介质过热分解的反应热力学特性
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.182599
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐炬;雷志城;万兆丰;姚强;高克利;曾福平
  • 通讯作者:
    曾福平
充气式直流穿墙套管负极性直流局放SF_6分解特性与放电类型识别
  • DOI:
    10.13336/j.1003-6520.hve.20190215006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    高电压技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱宁;张明轩;徐肖庆;唐炬;曾福平
  • 通讯作者:
    曾福平
局部放电在线监测中混频周期性窄带干扰的抑制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄江岸;张晓星;姚陈果;唐炬
  • 通讯作者:
    唐炬
电压周期变化时表面电荷衰减对局部放电特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    高电压技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卓然;潘成;吴锴;徐志军;唐炬
  • 通讯作者:
    唐炬

其他文献

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唐炬的其他基金

直流高电压气-固绝缘表面电荷积聚方式转变机理及综合调控方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    254 万元
  • 项目类别:
SF6气体绝缘装备分解组分分析的故障诊断理论与方法研究
  • 批准号:
    51537009
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    300.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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