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直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究

包郵 直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究

作者：張博雅
出版社：清華大學(xué)出版社出版時(shí)間：2022-12-01
開(kāi)本： 其他 頁(yè)數(shù)： 196
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直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究 版權(quán)信息

直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究 本書特色

《直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究》入選“清華大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文叢書”。

直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究 內(nèi)容簡(jiǎn)介

氣體絕緣管道輸電線路是一種重要的輸電設(shè)備，而固-氣界面電荷積聚是影響直流GIL絕緣性能的關(guān)鍵問(wèn)題。《直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究》詳細(xì)介紹了直流電場(chǎng)下固-氣界面電荷的測(cè)量技術(shù)、電荷積聚與消散的機(jī)理和特性、以及抑制電荷積聚的方法。本書的研究成果不但具有重要的理論意義，同時(shí)具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，為我國(guó)高壓直流氣體絕緣設(shè)備的研制提供了重要的技術(shù)手段、理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)思路。

直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究 目錄

第1章緒論


1.1研究背景及意義


1.1.1高壓直流輸電


1.1.2氣體絕緣管道輸電


1.1.3直流GIL的絕緣問(wèn)題


1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀


1.2.1氣固界面電荷積聚的早期研究基礎(chǔ)


1.2.2氣固界面電荷積聚的近期研究動(dòng)態(tài)


1.2.3氣固界面電荷積聚的研究現(xiàn)狀小結(jié)


1.2.4氣固界面電荷積聚研究存在的問(wèn)題


1.3本書的主要工作



第2章基于縮比GIL的氣固界面電荷測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)


2.1靜電探頭法的測(cè)量原理


2.1.1無(wú)源靜電探頭的測(cè)量原理


2.1.2有源靜電探頭的測(cè)量原理


2.1.3有源靜電探頭對(duì)電場(chǎng)的影響


2.2基于縮比GIL的氣固界面電荷測(cè)量平臺(tái)


2.2.1絕緣子制作和電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)


2.2.2實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量平臺(tái)


2.3二維平面的氣固界面電荷測(cè)量平臺(tái)


2.4粉塵圖的制作


2.5本章小結(jié)



第3章基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的氣固界面電荷反演算法


3.1電荷反演問(wèn)題的提出



3.2平移改變系統(tǒng)的電荷反演算法


3.2.1平移改變系統(tǒng)及其傳遞函數(shù)矩陣元素


3.2.2傳遞函數(shù)矩陣的病態(tài)特性


3.2.3基于吉洪諾夫正則化的維納濾波器


3.2.4基于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的空間分辨率分析


3.2.5仿真算例及計(jì)算精度分析


3.3平移不變系統(tǒng)的電荷反演算法


3.3.1平移不變系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)的基本原理


3.3.2二維傅里葉變換和維納濾波器


3.3.3系統(tǒng)的空間分辨率分析


3.3.4仿真算例和計(jì)算精度分析


3.4實(shí)測(cè)效果和算法驗(yàn)證


3.5本章小結(jié)



第4章直流電場(chǎng)中氣固界面電荷積聚特性及其動(dòng)力學(xué)模型


4.1氣固界面電荷積聚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象


4.1.1空氣中的氣固界面電荷積聚現(xiàn)象


4.1.2SF6中的氣固界面電荷積聚現(xiàn)象


4.2氣固界面電荷積聚的兩種模式


4.2.1基本模式


4.2.2電荷斑模式


4.3氣固界面電荷積聚的動(dòng)力學(xué)模型


4.3.1建立模型


4.3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比


4.3.3仿真體積電導(dǎo)率對(duì)電荷積聚的影響


4.3.4仿真表面電導(dǎo)率對(duì)電荷積聚的影響


4.4對(duì)氣固界面電荷積聚理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證


4.4.1不同體積電導(dǎo)率的絕緣子表面電荷積聚


4.4.2溫度梯度下的絕緣子表面電荷積聚


4.4.3高離子濃度氣體中的絕緣子表面電荷積聚


4.5本章小結(jié)



第5章氣固界面電荷消散特性及其動(dòng)力學(xué)模型


5.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)



5.1.1實(shí)驗(yàn)樣品


5.1.2充電電路


5.1.3研究?jī)?nèi)容


5.2環(huán)氧樹脂材料表面電荷消散的觀測(cè)


5.2.1開(kāi)放氣體空間中的氣固界面電荷消散


5.2.2有限氣體空間中的氣固界面電荷消散


5.2.3離子風(fēng)中的氣固界面電荷消散


5.3氣固界面電荷消散的動(dòng)力學(xué)過(guò)程建模


5.4數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比


5.4.1體電導(dǎo)主導(dǎo)的氣固界面電荷消散


5.4.2氣體離子中和主導(dǎo)的氣固界面電荷消散


5.4.3面電導(dǎo)主導(dǎo)的氣固界面電荷消散


5.5材料的本征電荷消散與表面陷阱能級(jí)


5.5.1等溫電流衰減理論


5.5.2陷阱密度與表面電位衰減


5.5.3表面電位衰減測(cè)量和表面陷阱能級(jí)計(jì)算


5.6本章小結(jié)



第6章抑制表面電荷積聚的環(huán)氧復(fù)合材料改性探究


6.1環(huán)氧樹脂材料本體改性的研究


6.1.1Al2O3納米顆粒摻雜


6.1.2富勒烯摻雜


6.2環(huán)氧樹脂材料表面改性的研究


6.2.1表面氟化處理


6.2.2二維納米涂層


6.3本章小結(jié)



第7章結(jié)論



參考文獻(xiàn)



在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



致謝


Contents




1Introduction


1.1Research Background and Significance


1.1.1High Voltage Direct Current Transmission


1.1.2Gas Insulated Transmission Line


1.1.3Insulation Problems of GIL


1.2Research Status of GasSolid Interface Charge

Accumulation


1.2.1Early Research Basis


1.2.2Recent Research Trends


1.2.3Brief Summary of Research Status


1.2.4Existing Problems


1.3Main Contents of This Book



2Design of Surface Charge Measurement System for Downsized

GIL Model


2.1Measurement Principle of the Electrostatic Probe


2.1.1Measurement Principle of Passive Electrostatic

Probe


2.1.2Measurement Principle of Active Electrostatic

Probe


2.1.3Effect of Active Electrostatic Probe on Electric

Field


2.2Surface Charge Measuerment Platform Based on A

Downsized GIL


2.2.1Manufacture of Insulators and Design of Electrode

System


2.2.2Experimental Setup and Measurement Platform


2.3Surface Charge Measurement Platform for 2D Surface


2.4Production of DustFigure


2.5Summary



3Inversion Algorithm of Surface Charge Calculation Based on the


Digital Image Processing Technique


3.1Propose of the Inversion Algorithm for Surface Charge

Calculation


3.2Inversion Algorithm for ShiftVariant System


3.2.1ShiftVariant System and Transfer Function Matrix

Components


3.2.2The IllPosed Feature of Transfer Function

Matrix


3.2.3Wiener Filter Based on Tikhonov’s Regularization


3.2.4Spatial Resolution of the Algorithm Based on

the PSF


3.2.5Numerical Simulations and Accuracy Analysis


3.3Inversion Algorithm for ShiftInvariant System


3.3.1The Principle of Algorithm for ShiftInvariant

System


3.3.22D Fourier Transform and Wiener Filter


3.3.3Spatial Resolution Analysis


3.3.4Numerical Simulations and Accuracy Analysis


3.4Expreiment Results and the Verify of Algorithm


3.5Summary



4Surface Charge Accumulation Characteristics and Its Kinetic Model


4.1Experimental Phenomenon of Surface Charge

Accumulation


4.1.1Surface Charge Accumulation in the Air


4.1.2Surface Charge Accumulation in the SF6


4.2Two Patterns of GasSolid Interface Charge

Accumulation


4.2.1Dominant Uniform Charging


4.2.2Charge Speckles


4.3Simulation Model of GasSolid Interface Charge

Accumulation


4.3.1Model Building


4.3.2Comparison of Experimental Results and Simulation

Results


4.3.3Influence of Volume Conductivity on Charge

Accumulation


4.3.4Influence of Surface Conductivity on Charge

Accumulation


4.4Experimental Validation of Surface Charge Accumulation

Theory


4.4.1Influence of Volumn Conductivity


4.4.2Surface Charge Accumulation Under Temperature

Gradient


4.4.3Surface Charge Accumulation In Ionizing Gas


4.5Summary



5Surface Charge Dissipation Characteristics and Its Kinetic Model


5.1Experimental Design


5.1.1Test Samples


5.1.2Charging Circuit


5.1.3Research Contents


5.2Observation of Surface Charge Dissipation of Epoxy Resin


5.2.1Surface Charge Dissipation In Free Gas Volume


5.2.2Surface Charge Dissipation in Limited Gas Volume


5.2.3Surface Charge Dissipation in Ionizing Air


5.3Modeling of the Kinetic Process of Surface Charge

Dissipation


5.4Comparision of Numerical Calculations and Experimental

Results


5.4.1Surface Charge Decay Dominated by Volumn

Conducivity


5.4.2Surface Charge Decay Dominated by Gas

Neutralization


5.4.3Surface Charge Decay Dominated by Surface

Conducivity


5.5The Intrinsic Charge Dissipation and Surface Trap Energy of

Insulator


5.5.1Isothermal Current Decay theory


5.5.2Trap Denisity and Surface Potential Decay


5.5.3Surface Potential Decay Measurement and Surface

Trap Energy Caculation


5.6Summary



6Material Modification to Suppress Surfce Charge Accumulation


6.1Bulk Modification of Epoxy Resin Material


6.1.1Al2O3Filled EpoxyResin


6.1.2FullereneFilled EpoxyResin


6.2Surface Modification of Epoxy Resin Material


6.2.1Fluorination of Insulator Surface


6.2.22D NanoLaminar Coating


6.3Summary



7Conclusions



References



Published Papers and Achievements



Acknowledgements


展開(kāi)全部

直流氣體絕緣管道輸電系統(tǒng)中氣-固界面電荷特性研究 作者簡(jiǎn)介

張博雅，分別于2013年、2018年在清華大學(xué)獲得工學(xué)學(xué)士和博士學(xué)位，2016-2017年赴美國(guó)康涅狄格大學(xué)做訪問(wèn)研究，曾獲清華大學(xué)優(yōu)秀博士論文，北京市優(yōu)秀博士畢業(yè)生。主要研究方向?yàn)楦邏弘娏υO(shè)備沿面絕緣與放電診斷、高電壓與大電流新技術(shù)、氣體放電與等離子體。2018年7月進(jìn)入西安交通大學(xué)電氣學(xué)院從事教學(xué)科研工作，入選中國(guó)博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃。

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