冷絕緣高溫超導電纜絕緣的擊穿和沿面閃絡性能研究.pdf

1、由于超導電纜具有載流能力大、體積小的優(yōu)點，傳輸容量將比常規(guī)電纜高3～5倍，而電纜本體的焦耳熱損耗幾乎為零。因而，相對于常規(guī)電纜其具有極大的優(yōu)勢，使得高溫超導電纜受到廣泛的關(guān)注。絕緣是超導電纜的重要組成部分，對設(shè)備的經(jīng)濟技術(shù)指標和運行可靠性均具有重要的意義。低溫高電壓絕緣技術(shù)是超導電力技術(shù)朝著高電壓、大功率發(fā)展過程中必須解決的關(guān)鍵問題之一。目前對于新型薄膜和繞包絕緣在液氮下的絕緣性能鮮有研究。本文對包括新型薄膜在內(nèi)的不同介質(zhì)在液氮下的擊穿

2、和沿面閃絡性能進行了研究;同時也研究了繞包結(jié)構(gòu)絕緣液氮下的擊穿性能及對HTS電纜本體絕緣相關(guān)設(shè)計因素進行闡述。這些研究成果為冷絕緣HTS電纜的本體絕緣和終端絕緣的設(shè)計提供參考。
　　研究了柱-板電極下的擊穿場強;對于100HN，100CR，150FN019，150FCR019四種薄膜，按下不同薄膜介質(zhì)在室溫和液氮下的交直流擊穿性能，得出介質(zhì)的直流擊穿性能明顯的優(yōu)于其交流擊穿性能;液氮下介質(zhì)的擊穿場強高于室溫液氮下交流擊穿場強從大到

3、小的順序排列依次為:100HN，100CR，150FN019，150FCR019;按液氮下直流擊穿場強從大到小的順序排列依次為:100CR，100HN，150FCR019，150FN019。液氮下T418的擊穿性能優(yōu)于T410，與PPLP相比，T418的直流擊穿場強低于PPLP但其交流擊穿場強大于PPLP。通過分析摻雜對介質(zhì)直流擊穿性能的影響機理，得出液氮下雜化薄膜的擊穿場性能好優(yōu)于與其對應的非雜化薄膜，主要由于雜化薄膜的陷阱密度大使其

4、空間電荷限制電流的作用增強引起的。通過對柱板電極下單層和三層PPLP在液氮下的交流擊穿測試，并對單層和三層薄膜擊穿機理進行分析。得出單層擊穿場強大于三層的擊穿場強，主要因為三層PPLP層間液氮的局放使其擊穿性能下降。
　　通過研究在不銹鋼和黃銅電極下，不同介質(zhì)材料在液氮下的沿面閃絡性能得出不銹鋼電極下T410的耐直流閃絡電壓性能優(yōu)于T418和100HN，黃銅電極下100HN的耐直流閃絡電壓性能優(yōu)于T410和T418;通過分析電極材

5、料對介質(zhì)沿面閃絡性能的影響機理，得出對于同一介質(zhì)黃銅電極下的閃絡電壓高于不銹鋼下的這主要由于黃銅的電子逸出功大的緣故。液氮下，100HN的耐沖擊性能好與100CR，可能由于100CR的電導性能優(yōu)于100HN。通過對100HN，100CR在特定的階梯升壓下進行尖板電極沿面放電發(fā)展過程的試驗研究，將100HN整個閃絡放電過程分為起始放電，放電發(fā)展和危險放電三個階段;將100CR整個沿面放電階段分為起始放電階段，電子倍增階段，空間電荷限制電流

6、階段。
　　測試了單一絕緣和復合絕緣繞包絕緣在液氮下的擊穿場強。對于單一絕緣的繞包絕緣，100HN繞包絕緣的耐AC和DC擊穿性能優(yōu)于100CR，150FN019繞包絕緣的耐AC和DC擊穿性能優(yōu)于150FCR019;100HN繞包絕緣的耐正極沖擊電壓性能低于100CR繞包絕緣但100HN繞包絕緣的耐負極沖擊電壓性能優(yōu)于100CR繞包絕緣，150FN019繞包絕緣的耐正極沖擊電壓性能低于其負極，150FCR019繞包絕緣的耐負極沖擊電

7、壓性能低于其正極。對于復合絕緣的繞包絕緣，類型2和類型3的第一種繞包絕緣的交直流擊穿性能最佳，對于類型4繞包絕緣，第2種繞包絕緣的交流擊穿場強最大，第1種繞包絕緣的直流擊穿場強最大;在四種類型的繞包絕緣中，類型1的第1種繞包絕緣的耐壓性能最好。通過對繞包絕緣擊穿路徑的分析，得出繞包絕緣的交直流擊穿點多在其邊緣處，主要是因為邊緣處的場強相對比較大，同時其間隙中的液氮對擊穿位置和擊穿性能有十分重要的影響。
　　對于冷絕緣HTS電纜的主