直流氣體絕緣管道輸電系統中氣-固界面電荷特性研究

《直流氣體絕緣管道輸電系統中氣-固界面電荷特性研究》是2022年清華大學出版社出版的圖書，作者是張博雅。

基本介紹

• 中文名：直流氣體絕緣管道輸電系統中氣-固界面電荷特性研究
• 作者：張博雅
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2022年12月1日
• 定價：89 元
• ISBN：9787302617501

內容簡介

氣體絕緣管道輸電線路是一種重要的輸電設備，而固-氣界面電荷積聚是影響直流GIL絕緣性能的關鍵問題。《直流氣體絕緣管道輸電系統中氣-固界面電荷特性研究》詳細介紹了直流電場下固-氣界面電荷的測量技術、電荷積聚與消散的機理和特性、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，同時具有潛在的套用價值，為我國高壓直流氣體絕緣設備的研製提供了重要的技術手段、理論基礎和設計思路。

圖書目錄

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的絕緣問題

1.2國內外研究現狀

1.2.1氣固界面電荷積聚的早期研究基礎

1.2.2氣固界面電荷積聚的近期研究動態

1.2.3氣固界面電荷積聚的研究現狀小結

1.2.4氣固界面電荷積聚研究存在的問題

1.3本書的主要工作

第2章基於縮比GIL的氣固界面電荷測量系統設計

2.1靜電探頭法的測量原理

2.1.1無源靜電探頭的測量原理

2.1.2有源靜電探頭的測量原理

2.1.3有源靜電探頭對電場的影響

2.2基於縮比GIL的氣固界面電荷測量平台

2.2.1絕緣子製作和電極結構設計

2.2.2實驗裝置和測量平台

2.3二維平面的氣固界面電荷測量平台

2.4粉塵圖的製作

2.5本章小結

第3章基於數字圖像處理技術的氣固界面電荷反演算法

3.1電荷反演問題的提出

3.2平移改變系統的電荷反演算法

3.2.1平移改變系統及其傳遞函式矩陣元素

3.2.2傳遞函式矩陣的病態特性

3.2.3基於吉洪諾夫正則化的維納濾波器

3.2.4基於點擴散函式的空間解析度分析

3.2.5仿真算例及計算精度分析

3.3平移不變系統的電荷反演算法

3.3.1平移不變系統算法設計的基本原理

3.3.2二維傅立葉變換和維納濾波器

3.3.3系統的空間解析度分析

3.3.4仿真算例和計算精度分析

3.4實測效果和算法驗證

3.5本章小結

第4章直流電場中氣固界面電荷積聚特性及其動力學模型

4.1氣固界面電荷積聚實驗現象

4.1.1空氣中的氣固界面電荷積聚現象

4.1.2SF6中的氣固界面電荷積聚現象

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力學模型

4.3.1建立模型

4.3.2實驗結果與仿真結果的對比

4.3.3仿真體積電導率對電荷積聚的影響

4.3.4仿真表面電導率對電荷積聚的影響

4.4對氣固界面電荷積聚理論的實驗驗證

4.4.1不同體積電導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

第5章氣固界面電荷消散特性及其動力學模型

5.1實驗設計

5.1.1實驗樣品

5.1.2充電電路

5.1.3研究內容

5.2環氧樹脂材料表面電荷消散的觀測

5.2.1開放氣體空間中的氣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離子風中的氣固界面電荷消散

5.3氣固界面電荷消散的動力學過程建模

5.4數值計算結果與實驗結果的對比

5.4.1體電導主導的氣固界面電荷消散

5.4.2氣體離子中和主導的氣固界面電荷消散

5.4.3面電導主導的氣固界面電荷消散

5.5材料的本徵電荷消散與表面陷阱能級

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表面電位衰減測量和表面陷阱能級計算

5.6本章小結

第6章抑制表面電荷積聚的環氧複合材料改性探究

6.1環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

6.2.2二維納米塗層

6.3本章小結

第7章結論

參考文獻

在學期間發表的學術論文與研究成果

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