高儲能密度液體介質脈沖絕緣特性研究.pdf

1、由于液體介質具有較高的儲能密度、較好的自愈性等優(yōu)點，被廣泛應用在高功率脈沖設備的脈沖形成線中作儲能介質，但實際上工程用液體難以同時滿足高電阻率、高介電常數(shù)及高擊穿強度等要求。為此，本文研究了水基混合液電阻率貯存易失效的問題，進行了高儲能型液體介質的微秒脈沖擊穿研究，并開展了加添加劑、施加壓力和納米粉體摻雜對液體脈沖絕緣特性影響的研究。這些研究對改善液體介質儲能特性和脈沖功率裝置的緊湊小型化具有一定指導意義，本文的主要研究內容和結果如下。

2、
　　首先，針對以去離子水為代表的極性液體電阻率保持時間不長的問題，采用25％體積分數(shù)的乙醇/水和乙二醇/水混合液，分別開展了電阻率保持實驗研究。發(fā)現(xiàn)混合液的電阻率在保持時會下降，且下降過程基本可分為三個階段：快速下降、緩慢下降和恒定階段。電阻率的變化過程基本是一個電化學平衡過程，空氣和不銹鋼會導致水基混合液電阻率下降較快，通過除氣和采用PET塑料密閉保持可減緩下降。如采用工業(yè)試樣保持一個月后，不銹鋼試件中液體電阻率下降為保持初始

3、值的6.1%，而PET塑料試件中液體電阻率下降為保持初始值的26%。
　　其次，盡管水基混合液經(jīng)過一定處理能延長其電阻率保持時間，但相對碳酸丙烯酯而言化學穩(wěn)定性稍差，因此開展了碳酸丙烯酯及其與碳酸乙烯酯混合液的脈沖絕緣特性的研究，并研究了施加機械壓力對其脈沖擊穿的影響。碳酸丙烯酯固有電阻率可達10 MΩ·cm以上，露天保持兩周后仍有6MΩ·cm。其平均擊穿強度為398.5 kV/cm，添加碳酸乙烯酯還可進一步提高其介電常數(shù)和儲能密

4、度。加壓能有效改善碳酸丙烯酯的脈沖絕緣特性，當靜壓從1 bar上升到11 bar時，有效時間從1.24μs上升到2.79μs；歸一化擊穿場強從480.3 kV/cm上升到887.3 kV/cm；儲能密度提高3.4倍，從0.65 MJ/m3上升為2.2 MJ/m3。
　　最后，對低介電常數(shù)的弱極性液體進行了研究，本文以蓖麻油為基質油，開展了添加鈦酸鋇納米粉體改性對其介電常數(shù)和脈沖絕緣特性影響的研究。改性效果因添加納米粉體的粒徑和濃度