【摘要】：聚合物電介質(zhì)因優(yōu)異的絕緣性能和機(jī)械性能而成為高壓電氣設(shè)備中常用的絕緣材料。在直流電場下聚合物表面容易積聚大量電荷,直接影響聚合物的沿面絕緣性能。而目前表面電荷對(duì)介質(zhì)沿面閃絡(luò)的影響規(guī)律及作用機(jī)制尚不明確,成為影響電氣設(shè)備可靠運(yùn)行的重要隱患,因此有必要針對(duì)該問題進(jìn)行深入研究。本文重點(diǎn)開展直流電壓下聚合物表面電荷分布規(guī)律及其對(duì)沿面閃絡(luò)特性影響的研究。首先進(jìn)行硅橡膠、環(huán)氧樹脂、有機(jī)玻璃三種典型聚合物在棒-棒、針-針、棒-板電極下的直流沿面閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)研究。通過圖像處理技術(shù)及數(shù)值計(jì)算方法對(duì)沿面閃絡(luò)光、電特性進(jìn)行分析,利用放電圖像灰度值、放電通道均勻性指數(shù)及分形維數(shù)定量表征沿面閃絡(luò)發(fā)光特性,利用閃絡(luò)電壓、放電能量反映沿面氣隙的絕緣強(qiáng)度,探索并建立沿面閃絡(luò)光、電特性間的關(guān)聯(lián)。通過針-板電極電暈放電方式對(duì)聚合物表面施加電荷,采用有源電容探頭法對(duì)聚合物表面電位進(jìn)行測量,研究針電極電壓幅值、電壓極性對(duì)介質(zhì)表面電荷積聚及消散過程的影響規(guī)律。對(duì)比不同聚合物表面電荷聚散特性,掌握聚合物表面電荷積聚及消散能力強(qiáng)弱。對(duì)比試樣的表面電荷分布形態(tài)、體積電阻率及表面電阻率,探索聚合物表面電荷的主要消散途徑。實(shí)驗(yàn)研究不同電極下聚合物表面積聚電荷時(shí)的直流閃絡(luò)光、電特性,對(duì)比不同數(shù)量及不同極性表面電荷對(duì)閃絡(luò)特性的影響規(guī)律,獲得不同聚合物的閃絡(luò)特性對(duì)表面電荷的敏感程度。分別在兩電極中間區(qū)域及靠近電極處施加表面電荷,研究不同電極下表面電荷積聚位置對(duì)閃絡(luò)特性的影響規(guī)律。最后,基于試樣表面電荷聚散特性及其對(duì)閃絡(luò)特性的影響規(guī)律,從表面電荷對(duì)聚合物表面場強(qiáng)分布的影響、表面電荷對(duì)沿面放電過程的貢獻(xiàn)兩個(gè)角度出發(fā),探究表面電荷對(duì)沿面閃絡(luò)的作用機(jī)理。本文研究有利于促進(jìn)聚合物表面電荷積聚與沿面放電理論的深入研究,并為解決電氣設(shè)備常面臨的絕緣問題以及設(shè)備絕緣優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)與數(shù)據(jù)參考。
【圖文】：

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文所示。其中，平板電極、針/棒-板電極分別在絕緣子表面產(chǎn)生了強(qiáng)切向場強(qiáng)及強(qiáng)法向場強(qiáng)分量。相比之下，平面電極的切向及法向場強(qiáng)均較為明顯，并且該電極結(jié)構(gòu)便于放電光學(xué)現(xiàn)象的觀測及表面電荷分布的測量。華北電力大學(xué)課題組使用平面電極（指形電極）進(jìn)行了環(huán)氧樹脂材料的沿面閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)，成果拍攝了沿面閃絡(luò)的完整電弧通道，并獲得了不同電極距離下的閃絡(luò)電壓特性[30]。文獻(xiàn)[31]使用錐-板、針-板電極分別模擬 GIS/GIL 中的準(zhǔn)均勻電場與極不均勻電場，研究了環(huán)氧樹脂在不同電場中的直流閃絡(luò)特性，，較多關(guān)注于氧化鋁填料含量對(duì)沿面電氣性能的影響；Krile等[32-33]對(duì)指形電極進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)制作了具有不同法向場強(qiáng)分量的平面電極，研究獲得了不同電場下閃絡(luò)電弧軌跡、閃絡(luò)電壓/電流特性。然而上述研究均未對(duì)不同電場下的閃絡(luò)電壓進(jìn)行比較分析，缺乏不同電場下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的全面對(duì)比。前人工作豐富了沿面閃絡(luò)的研究手段及思路，但仍有必要針對(duì)不同電場下絕緣材料的沿面絕緣性能進(jìn)行分析比較，有利于對(duì)閃絡(luò)發(fā)展特點(diǎn)及影響因素進(jìn)行全面探討。

(a) 對(duì)稱圓形電極 (b) 橢圓狀陽極 (c) 針狀陽極圖 1-3 不同電極下的閃絡(luò)起始現(xiàn)象.2.2 絕緣材料表面電荷研究現(xiàn)狀（1）表面電荷的產(chǎn)生上世紀(jì) 80 年代以來， 國內(nèi)外學(xué)者對(duì)絕緣材料表面電荷積聚現(xiàn)象進(jìn)行了廣泛。對(duì)于表面電荷的產(chǎn)生，Knecht 認(rèn)為電氣設(shè)備中的大曲率部位局部場強(qiáng)較高，
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2567243