快脈沖下尼龍和有機玻璃沿面閃絡特性的實驗研究.pdf

1、在脈沖功率裝置中，固-液和固-氣復合絕緣結構普遍存在，其閃絡電壓都表現(xiàn)出與相應體擊穿不相稱的水平，因此成為制約高功率裝置操作電壓等級的主要因素。國內外對此沿面閃絡現(xiàn)象的研究主要集中在直流、工頻和雷電沖擊下，而納秒脈沖下的沿面閃絡研究較少。本文基于脈沖功率技術的實際需求，對微秒和納秒快脈沖下兩種常用絕緣材料—有機玻璃和尼龍分別在氮氣和十二烷基苯中的沿面閃絡特性進行了研究。
　　本文建立了絕緣材料沿面閃絡實驗平臺，包括研制不同上升時間

2、和幅值的脈沖電源、納秒脈沖測量系統(tǒng)、氣體容器、液體容器、實驗電極系統(tǒng)等。其中，脈沖電源根據(jù)氣體和油中對輸出電壓的要求不同，所采取的設計方案有所不同，最終得到最陡脈沖的上升時間為15ns，最大輸出電壓幅值為250kV；納秒脈沖測量系統(tǒng)使用的是電阻分壓器配合示波器；實驗電極為平面電極，在間隙中形成的電場為稍不均勻場。
　　分析了三結合點處的初始電子的發(fā)射對氣體中絕緣材料閃絡發(fā)生的影響，理論推導了沿面閃絡場強和氣體壓強、氣體介電常數(shù)的關

3、系式，能夠有效解釋沿面閃絡場強隨氣壓、間隙距離、脈沖上升時間的變化趨勢。以三結合點處場致電子發(fā)射和二次電子崩理論為基礎，描述了油中絕緣材料沿面閃絡的發(fā)展過程。
　　實驗研究了在直流電壓、微秒脈沖、不同上升時間的納秒脈沖作用下，有機玻璃和尼龍在氮氣介質中沿面閃絡電壓/場強隨氮氣氣壓、閃絡距離等參數(shù)的變化規(guī)律以及在十二烷基苯中沿面閃絡電壓/場強隨閃絡距離等參數(shù)的變化規(guī)律。研究結果表明：當氣壓較小時，隨氣壓的增大，閃絡場強增長較快，而當

4、氣壓較高時（大于3個大氣壓），隨氣壓的增長，閃絡場強的增加變緩，趨于飽和。同時，在較小間距（小于5mm）下，增大氣壓的方式對于絕緣能力的提高很有限，而間隙距離較大時，增大氣壓可以作為絕緣能力提高的有效途徑。在相同的氣壓下，有機玻璃和尼龍在快脈沖下的閃絡場強比在直流下的要大很多，但隨著氣壓和間隙距離的增大，快脈沖下的閃絡場強和直流下的閃絡場強的差異呈下降趨勢。沿面閃絡電壓隨著閃絡距離的增加而提高，但隨著絕緣距離的增加，閃絡場強明顯降低。脈