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李文栋: 作品数：17 被引量：95H指数：7; 供职机构：西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央级公益性科研院所基本科研业务费专项中国博士后科学基金更多>>; 相关领域：电气工程一般工业技术自动化与计算机技术化学工程更多>>

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聚酰亚胺表面纳米复合层构筑及其抑制强电磁场诱发真空沿面放电机理被引量：2: 2023年; 航天器运行在恶劣的空间环境中容易引发充放电现象,而叠加电磁场会导致其在较低的充电电位下发生放电,严重威胁航天器的安全运行。为揭示强电磁场诱发真空沿面放电的机理并提出抑制方法,该文采用离子交换方法对聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜表面进行改性处理,并基于搭建的强电磁场诱发真空沿面放电平台,结合表面陷阱、二次电子发射系数(secondary electron emission yields,SEEY)等表征手段,系统分析表面改性对抑制强电磁场诱发PI薄膜沿面放电的机理。结果表明:改性后的PI表面引入大量浅陷阱,显著降低PI薄膜的表面电阻率和SEEY,并提升了材料表面电荷的积聚与消散速率。同时,浅陷阱的引入降低了PI薄膜的SEEY和直流场下的极化能,抑制气体的解吸附与电离及二次电子倍增过程,从而显著提升了PI薄膜在抑制强电磁场诱发真空沿面放电方面的能力。该研究有望为强电磁场诱发航天器表面沿面放电的防护设计提供参考。; 杨雄周润东杨宁黄昆王超李文栋宋佰鹏张冠军; 关键词：沿面闪络聚酰亚胺二次电子发射

氟硅烷修饰的纳米复合光固化涂层提升绝缘真空闪络特性被引量：8: 2021年; 表面氟化被认为是提高绝缘真空沿面闪络电压的有效措施之一,然而由于材料表面形貌和元素的影响难以解耦,两者各自作用机制及抑制效果尚不清楚。为此通过在绝缘表面涂敷光固化涂层,利用涂层中氧化铝纳米片的排列堆积,构建不同粗糙度的表面形貌。进一步通过无机填料的表面氟硅烷修饰,利用固化过程的表面偏析现象在涂层表面引入氟代烃长链作为氟化层。通过闪络电压及表面电荷特性分析等表征手段,探究了表面形貌及元素组成对于介质表面耐电特性的影响。结果表明:氧化铝纳米片的排列堆积可改变表面形貌,增大粗糙度。颗粒表面偶联的氟碳链可在固化过程偏析,形成氟化层;在冲击电压作用下,粗糙的表面形貌是表面电荷积聚减少、闪络电压提高的主导因素;在高粗糙度条件下,氟化层的存在可以吸附更多能量较低的内二次电子,降低二次电子发射系数,进一步提高闪络电压。综合分析形貌及氟化层的影响后,提出了考虑体外真空侧二次电子倍增过程与体内电子输运的理论模型,该模型与表面电荷积聚特性具有良好的一致性。; 王超李文栋江智慧杨雄苏国强张冠军; 关键词：沿面闪络粗糙度表面电荷真空

550kV GIS盆式绝缘子小型化设计(三)——缩比结构验证被引量：4: 2023年; 为制造经小型化设计的550 kV盆式绝缘子并验证其电气性能,采用3D打印结合环氧树脂浇注工艺制备了1:10缩比绝缘子。首先,将氧化铝填料与光敏树脂复合作为低相对介电常数(3.98~4.20)3D打印浆料,根据光固化与流变特性确定填料含量及打印参数后,利用立体光固化3D打印机制备低介电常数的绝缘子主体。随后,将二氧化钛填料与环氧树脂复合作为高相对介电常数(11.32~14.58)真空浇注浆料,浇注至3D打印绝缘子预留的高介电常数区域内,加热固化完成缩比绝缘子的制造。0.2 MPa下SF6氛围中的工频耐压实验结果表明,优化后的绝缘结构具有更优的绝缘强度。相同绝缘距离下,几何形状优化绝缘子闪络电压较常规绝缘子提高13.6%,几何形状/介电分布联合优化的绝缘子提高13.8%;绝缘距离减少15%后,联合优化绝缘子耐电强度与常规绝缘子相当;当法兰侧“楔形”气隙内存在金属丝时,相同绝缘距离下,仅进行形状优化的绝缘子耐电强度提升幅度降低至6.7%,而联合优化绝缘子由于在法兰侧形成低电场区域,闪络电压仍可提高13.1%。结果表明,几何形状/介电分布联合优化绝缘子具有显著的绝缘优势。; 王超李文栋陈俊鸿李金殊宫瑞磊张冠军; 关键词：盆式绝缘子小型化沿面闪络

体/表面介电功能梯度绝缘子的电场仿真及优化效果对比被引量：6: 2022年; 介电功能梯度绝缘可以在不增加绝缘子几何结构复杂度的前提下,有效改善其电场分布,进而提升其沿面闪络电压。目前,介电功能梯度绝缘子(dielectric functionally graded insulator,d-FGI)的设计、制造及应用已经成为电气绝缘领域的热点问题。随着研究的深入,研究者们提出了两种不同类型的d-FGI:体介电梯度绝缘子和表面介电梯度绝缘子。为比较两种梯度分布形式的电场调控效果,基于有限元迭代算法,分别对这两类绝缘子的介电常数分布进行了优化设计。优化结果表明,相比于未优化的匀质绝缘子,体梯度和表面梯度绝缘子的沿面最大场强均可降低70%以上,优化效果显著。通过考察介电常数上限、分层数等影响因素,对两类梯度绝缘子的优化效果进行了对比分析,结果表明表面梯度绝缘子的表面层厚度是影响其与体梯度绝缘子之间优化效果差别的关键因素。; 尹昊阳李文栋郭旺王超邓军波张冠军; 关键词：绝缘子

直流电压下C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中环氧复合绝缘子表面电荷积聚特性被引量：6: 2022年; SF中的表面电荷积聚现象已有较多报道,而CFN作为目前最受关注的环保型绝缘气体,其混合气体中的表面电荷积聚却报道较少。为研究直流电压下C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中绝缘子表面电荷积聚现象,选择缩比型绝缘子作为实验样品,采用同轴圆柱电极结构,施加直流高压,测量0.1MPa、0.2MPa和0.3MPa以及5%、10%、15%和20%摩尔含量下C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中的绝缘子表面电荷分布。实验结果表明,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中表面电荷形态呈现3种分布:高压电极附近不规则形状的同极性电荷注入区、高压电极附近的异极性电荷斑和绝缘子表面云状分布的双极性杂散电荷。随着气压升高,异极性电荷斑增大,注入区范围略有减少,云状电荷消失。随着CFN含量升高,注入区电荷密度、异极性电荷斑和云状电荷范围均提高。与SF相比,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体对电场更敏感,增强了气体电离和气体传导,使得气体侧产生的异极性电荷在法向电场作用下大量沉积在绝缘子表面上。在C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中,绝缘子表面积聚了更多电荷,对于其实际应用,应采取一定的表面电荷抑制措施。; 董俊豪陈俊鸿李金殊李文栋刘健犇邓军波张冠军; 关键词：SF6 表面电荷积聚气体电离

3D打印环保型10 kV支撑绝缘子的电气性能被引量：4: 2022年; 高压电力设备中绝缘子多由热固性环氧树脂制得,在退役后难以回收利用,造成了严重的环境污染和极大的资源浪费。为解决这一问题,以热塑性聚碳酸酯为原料,采用熔融沉积成形3D打印工艺制备样片,测量了其介电谱、体积电阻率和工频击穿场强。并打印了环保型10 kV支撑绝缘子,开展了工频闪络电压和局部放电测试。实验结果表明,3D打印聚碳酸酯的电学性能优良,接近甚至超过电工绝缘环氧树脂的性能水平。对于3D打印环保型10 kV支撑绝缘子,其绝缘性能满足相关标准要求,局部放电起始电压和闪络电压分别达到36.1 kV和69.7 kV,远高于其额定电压,且与对照组的10 kV环氧树脂支撑绝缘子相接近。进一步分析表明,3D打印表面层状结构、内部孔隙和嵌件安装缺陷等工艺问题会对绝缘子的电学性能产生一定负面影响,这些问题可以分别通过抛光处理、优化打印参数和改进嵌件安装方式等方法改善。; 张宇程李文栋王超孙鹏卜泽伟张冠军; 关键词：3D打印聚碳酸酯闪络电压局部放电

体/表面介电功能梯度绝缘子的电场仿真及优化效果对比: 介电功能梯度绝缘可以在不增加绝缘子几何结构复杂度的前提下,有效改善其电场分布,进而提升其沿面闪络电压。目前,介电功能梯度绝缘子(dielectric functionally graded insulator,d-FGI...; 尹昊阳李文栋郭旺王超邓军波张冠军; 关键词：绝缘子

介电功能梯度绝缘子设计中的电场优化方法对比被引量：8: 2021年; 将介电功能梯度绝缘(d-FGI)应用在绝缘件上,可以显著改善绝缘件的电场分布,进而有效提升其绝缘性能。在d-FGI绝缘件的设计中,如何选取最佳的介电参数(电导率/介电常数)分布,是该领域研究的关键问题。文中分别采用3种不同类型的算法,对圆台绝缘子模型进行不同形式的介电参数分布优化:基于智能优化算法,对绝缘子进行双层式介电梯度优化;基于迭代优化算法,进行多层式介电梯度优化;基于拓扑优化算法,进行逐点式介电梯度优化。从优化结果中可以看出,这3种优化算法均可有效降低平行平板电极圆台绝缘子结构中电极—绝缘—气体氛围"三结合点"附近的电场强度,进而有望提升绝缘子的耐电强度。进一步地,发现在3种d-FGI设计方法中,逐点式介电梯度拓扑优化方法的电场优化效果更加显著,具有更高的灵活性和先进性。; 尹昊阳李文栋王超江智慧杨雄邓军波张冠军; 关键词：绝缘件功能梯度材料迭代优化拓扑优化

介电功能梯度材料在电气绝缘领域的研究进展被引量：33: 2017年; 介电功能梯度材料(dielectric functionally graded materials,d-FGM)是一种具有空间非均匀介电参数分布的新型绝缘材料。在电气绝缘领域,d-FGM可通过调节材料介电常数或电导率的空间分布,实现电场分布的有效调控,进而显著提升绝缘结构的耐电强度。相对于传统绝缘设计中结构优化与材料改性相对分离的情况,d-FGM创新性地将两者有机结合起来,有望带来绝缘设计理念的变革。该文分析了d-FGM在电气绝缘领域的应用原理,综述了其研究进展,并进一步从d-FGM设计、制备、性能评价(包含介电特性无损检测、放电起始及发展物理机制探索)等方面,阐述了d-FGM研究中的关键科学问题及解决思路,以期对电气绝缘d-FGM的学术研究及工程应用起到指导和促进作用。; 张冠军李文栋刘哲苏国强宋佰鹏解瑞东邓军波; 关键词：功能梯度材料固体绝缘耐电强度电场优化

光/热双重固化树脂的制备及性能研究: 2024年; 以环氧丙烯酸酯和环氧树脂的混合体系作为基体树脂,加入光引发剂、活性稀释剂、高温热固化剂、促进剂,制备了体积收缩率小、固化速度快、力学性能优良的光/热双重固化树脂,研究了光固化树脂和热固化树脂质量比、热固化时间、热固化温度对光/热双重固化树脂性能的影响。结果表明,光固化树脂和热固化树脂质量比为5∶5、热固化温度为100℃、热固化时间为3h时,光/热双重固化树脂性能最佳,拉伸强度为18.82MPa,冲击强度为85.76J/m^(2),体积收缩率为2.48%。; 叶钦臣赵秋丽李文栋杨庆浩张冠军; 关键词：环氧树脂力学性能

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