操作沖擊電壓作用下液體電介質(zhì)的電場(chǎng)及空間電荷分布特性研究.pdf

1、操作沖擊電壓作用下液體電介質(zhì)的電場(chǎng)及空間電荷分布特性研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：黃思思指導(dǎo)教師：司馬文霞教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門(mén)類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一三年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要空間電荷是影響液體絕緣介質(zhì)耐電強(qiáng)度，導(dǎo)致電場(chǎng)分布畸變和電介質(zhì)擊穿的重要因素之一。隨著超、特高壓輸電線路的不斷發(fā)展，電力變壓器逐漸向高絕緣、大容量和小型化的方向發(fā)展，致使傳統(tǒng)的油紙復(fù)合絕緣已難以滿足高絕緣強(qiáng)度設(shè)計(jì)和防護(hù)的

2、需求。改進(jìn)和提高變壓器油絕緣性能，探討液體中空間電荷的發(fā)展規(guī)律及其作用機(jī)理，對(duì)于提高變壓器油絕緣特性和提升變壓器的過(guò)電壓水平具有重要的意義。本文基于新型Kerr電光測(cè)量技術(shù)，采用試驗(yàn)觀測(cè)和理論分析相結(jié)合的技術(shù)路線，圍繞液體電介質(zhì)中空間電荷的分布特性以及添加納米材料對(duì)于改善液體絕緣介質(zhì)沖擊絕緣特性兩個(gè)方面的基礎(chǔ)問(wèn)題，開(kāi)展細(xì)致深入的研究。研究了液體電介質(zhì)中電場(chǎng)及空間電荷高速測(cè)量系統(tǒng)。從高Kerr常數(shù)碳酸丙烯酯液體的電場(chǎng)測(cè)量入手，利用高速CC

3、D相機(jī)，開(kāi)展沖擊電壓下平行板電極和刀板電極系統(tǒng)電場(chǎng)及空間電荷的測(cè)量研究；提出了極間電光場(chǎng)圖的自適應(yīng)移動(dòng)平均二維濾波處理技術(shù)以及電場(chǎng)及空間電荷的反算方法；研究了碳酸丙烯酯液體在黃銅、不銹鋼、鋁平行板電極組合以及不銹鋼刀板電極結(jié)構(gòu)下的電場(chǎng)分布特性，分析了不同空間電荷分布對(duì)電介質(zhì)絕緣性能的影響規(guī)律，為全面了解液體電介質(zhì)中電場(chǎng)及空間電荷的微觀發(fā)展機(jī)理提供參考；并進(jìn)一步開(kāi)展了低Kerr常數(shù)變壓器油中的光探測(cè)量研究，對(duì)于變壓器油中空間電荷測(cè)量系統(tǒng)的

4、建立和完善具有重要意義。圍繞沖擊電壓作用下添加納米粒子材料對(duì)液體絕緣介質(zhì)的宏觀沖擊絕緣特性和微觀放電機(jī)理展開(kāi)研究。在深入分析納米粒子分散與團(tuán)聚特性以及表面改性方法的基礎(chǔ)上，分別采用純凈的碳酸丙烯酯和克拉瑪依25號(hào)礦物變壓器油為納米流體分散介質(zhì)，選取導(dǎo)電型Fe3O4、半導(dǎo)電型TiO2以及非導(dǎo)電型Al2O3納米粒子作為分散相，依據(jù)不同納米粒子的表面特性，依次選取聚乙二醇、油酸、硬脂酸、司盤(pán)80為最優(yōu)表面活性劑，制備出理化特性良好的納米改性液

5、體。開(kāi)展了操作沖擊擊穿試驗(yàn)，研究納米改性液體在針板電極結(jié)構(gòu)下的宏觀沖擊擊穿特性，試驗(yàn)結(jié)果表明：添加納米粒子后液體正、負(fù)極性操作平均擊穿電壓均有提高，操作沖擊擊穿時(shí)間亦有一定程度的增加。通過(guò)Kerr電光效應(yīng)高速CCD系統(tǒng)測(cè)量驗(yàn)證，納米改性碳酸丙烯酯液體在操作沖擊作用下由于負(fù)電荷區(qū)域的形成，使得平行板極間呈現(xiàn)出雙極電荷分布趨勢(shì)，這一趨勢(shì)可有效提高液體電介質(zhì)的沖擊絕緣性能。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：Kerr電光效應(yīng)，空間電荷，納米改性，變壓器油，沖擊絕