沖擊電壓下納米改性液體電介質空間電荷分布特性研究.pdf

1、電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的運行離不開液體電介質的優(yōu)良電氣性能，尤其是液體電介質的絕緣擊穿性能。電介質的絕緣性能與其內部電場分布存在著重要關系，電介質內部的電場分布受電介質內部空間電荷影響，因此研究如何測量液體電介質中的電場和空間電荷分布特性有著重要的實際意義和理論價值。同時，研究表明：在液體電介質中添加納米粒子可以提高液體電介質的絕緣擊穿強度。納米粒子提高電介質的絕緣擊穿強度與納米粒子對液體電介質中空間電荷分布、輸運特性的影響有關。目前

2、為止，納米粒子對液體電介質改性機理的研究主要是理論放電仿真模型研究和直流電壓下空間電荷消散特性的試驗和理論研究，而液體電介質的沖擊擊穿又有其重要的電氣特性，其沖擊電壓持續(xù)時間較短，納米粒子在沖擊電壓作用下對空間電荷的作用機制是否與直流或交流一致還有待試驗研究。
　　本文選擇非導電納米Al2O3粒子改性液體電介質碳酸丙烯酯，制得了納米改性碳酸丙烯酯流體，測量了純凈碳酸丙烯酯和納米改性碳酸丙烯酯的板板擊穿電壓，測量結果顯示添加納米改性

3、后的碳酸丙烯酯擊穿電壓較純凈碳酸丙烯酯提高了26.42％。為進一步分析其提高機理，本文基于Kerr電光效應法測量對比了納米改性前后碳酸丙烯酯中空間電荷和電場的分布特性，試驗結果表明：添加的納米粒子在液體電介質中引入了捕獲電荷的“勢阱”，從快速移動的電荷很可能被納米改性碳酸丙烯酯中的“勢阱”捕獲，將快速移動的電荷轉換成了遷移率很低的帶電納米顆粒，使其在電介質內部遷移的有效距離縮短，從而導致大部分空間電荷滯留積累于靠近同極性電極側；滯留積累

4、于極板附近的同極性電荷削弱了極板界面電場，從而抑制了電極向液體電介質中注入電荷，基于以上兩種因素導致空間電荷減少，電場較純凈碳酸丙烯酯均勻，消散了快速移動的電荷從電場中獲得的能量，抑制了流注的發(fā)展，從而提高了碳酸丙烯酯的絕緣擊穿強度。
　　Kerr電光效應法能測量液體中電場和空間電荷分布，但傳統(tǒng)高Kerr常數的測量系統(tǒng)無法適用于電力系統(tǒng)中常用的液體電介質（變壓器油）這種低Kerr常數電場與空間電荷的測量。鑒于以上因素，本文對傳統(tǒng)高

5、Kerr常數測量系統(tǒng)進行了改進，改進措施主要是加長極板和提高光接收裝置的靈敏度兩個方面，通過試驗驗證了改進系統(tǒng)的測量準確度。本文選擇四氧化三鐵納米粒子改性變壓器油，制得了納米改性變壓器油流體，測量了純凈變壓器油和納米改性變壓器油的板板電極、針板電極沖擊擊穿電壓，試驗結果顯示：針板電極的正、負操作沖擊擊穿電壓提高幅度分別為44.3%與8.12%；板板電極正極性擊穿電壓提高幅度為8.3%。為進一步分析其提高機理，利用改進的Kerr電光效應法