快脉冲下尼龙和有机玻璃沿面闪络特性的实验研究

发布时间：2017-10-17 08:05

  本文关键词：快脉冲下尼龙和有机玻璃沿面闪络特性的实验研究

  更多相关文章： 快脉冲 有机玻璃 尼龙 氮气 十二烷基苯 沿面闪络 闪络场强

【摘要】：在脉冲功率装置中,固-液和固-气复合绝缘结构普遍存在,其闪络电压都表现出与相应体击穿不相称的水平,因此成为制约高功率装置操作电压等级的主要因素。国内外对此沿面闪络现象的研究主要集中在直流、工频和雷电冲击下,而纳秒脉冲下的沿面闪络研究较少。本文基于脉冲功率技术的实际需求,对微秒和纳秒快脉冲下两种常用绝缘材料—有机玻璃和尼龙分别在氮气和十二烷基苯中的沿面闪络特性进行了研究。本文建立了绝缘材料沿面闪络实验平台,包括研制不同上升时间和幅值的脉冲电源、纳秒脉冲测量系统、气体容器、液体容器、实验电极系统等。其中,脉冲电源根据气体和油中对输出电压的要求不同,所采取的设计方案有所不同,最终得到最陡脉冲的上升时间为15ns,最大输出电压幅值为250kV;纳秒脉冲测量系统使用的是电阻分压器配合示波器;实验电极为平面电极,在间隙中形成的电场为稍不均匀场。分析了三结合点处的初始电子的发射对气体中绝缘材料闪络发生的影响,理论推导了沿面闪络场强和气体压强、气体介电常数的关系式,能够有效解释沿面闪络场强随气压、间隙距离、脉冲上升时间的变化趋势。以三结合点处场致电子发射和二次电子崩理论为基础,描述了油中绝缘材料沿面闪络的发展过程。实验研究了在直流电压、微秒脉冲、不同上升时间的纳秒脉冲作用下,有机玻璃和尼龙在氮气介质中沿面闪络电压/场强随氮气气压、闪络距离等参数的变化规律以及在十二烷基苯中沿面闪络电压/场强随闪络距离等参数的变化规律。研究结果表明:当气压较小时,随气压的增大,闪络场强增长较快,而当气压较高时(大于3个大气压),随气压的增长,闪络场强的增加变缓,趋于饱和。同时,在较小间距(小于5mm)下,增大气压的方式对于绝缘能力的提高很有限,而间隙距离较大时,增大气压可以作为绝缘能力提高的有效途径。在相同的气压下,有机玻璃和尼龙在快脉冲下的闪络场强比在直流下的要大很多,但随着气压和间隙距离的增大,快脉冲下的闪络场强和直流下的闪络场强的差异呈下降趋势。沿面闪络电压随着闪络距离的增加而提高,但随着绝缘距离的增加,闪络场强明显降低。脉冲电压上升沿越陡,闪络场强越高。无论在气体还是油中,有机玻璃的沿面绝缘性能要优于尼龙。
【关键词】：快脉冲 有机玻璃 尼龙 氮气 十二烷基苯 沿面闪络 闪络场强
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM21
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 固-气界面闪络研究现状11-14
• 1.3 固-液界面闪络研究现状14-17
• 1.4 目前存在的问题17
• 1.5 论文的主要工作17-19
• 2 快脉冲下沿面闪络实验系统19-38
• 2.1 实验系统的构成19
• 2.2 高压脉冲发生器与脉冲陡化19-28
• 2.3 测量系统28-34
• 2.4 试品与电极34-37
• 2.5 本章小结37-38
• 3 氮气中尼龙和有机玻璃的沿面闪络特性38-50
• 3.1 气体中绝缘材料沿面闪络机理38-40
• 3.2 气体中沿面闪络的影响因素40-41
• 3.3 沿面闪络的实验结果及分析41-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 十二烷基苯中尼龙和有机玻璃的沿面闪络特性50-61
• 4.1 十二烷基苯中绝缘材料的沿面闪络实验结果50-56
• 4.2 十二烷基苯中绝缘材料的沿面闪络机理探讨56-59
• 4.3 本章小结59-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.2 后续工作展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李黎;冯希波;鲍超斌;张钦;林福昌;潘垣;;快速晶闸管在纳秒脉冲高压发生器中的应用分析[J];中国电机工程学报;2013年16期

2 李黎;鲍超斌;冯希波;林福昌;潘垣;;纳秒快脉冲下气体开关的过电压击穿[J];中国电机工程学报;2013年07期

3 赵莹;严萍;王珏;张适昌;徐蓉;张东东;冉慧娟;;氮气介质高气压开关特性[J];强激光与粒子束;2012年05期

4 刘毅;林福昌;冯希波;钟和清;张钦;李化;戴玲;;铁心式脉冲变压器的谐振充电特性[J];中国电机工程学报;2012年01期

5 辛佳祺;李名加;康强;;高变比螺线空芯脉冲变压器[J];强激光与粒子束;2010年01期

6 贾志杰;张乔根;张斌;范建斌;李金忠;李鹏;;直流下SF_6中绝缘子的闪络特性[J];高电压技术;2009年08期

7 李名加;常安碧;康强;;具有大耦合系数的Tesla变压器理论分析[J];高电压技术;2006年05期

8 黄文力,孙广生,王珏,严萍;液体介质击穿机理研究进展[J];高压电器;2005年02期

9 王珏,邵涛,严萍,黄文力,张适昌,孙广生;纳秒级高压脉冲下变压器油中沿面闪络特性的实验研究[J];高压电器;2005年01期

10 曹玲飞,汪明朴,李周,郭明星;Fe基纳米晶软磁材料热稳定性的研究[J];金属功能材料;2005年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 高巍;高压纳秒脉冲下真空绝缘沿面闪络特性研究[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王璁;0.1～0.25MPa下SF_6混合气体中绝缘子的沿面闪络特性研究[D];华北电力大学;2012年

2 成俊奇;SF_6、N_2和合成空气中绝缘子沿面闪络性能的研究[D];华北电力大学（北京）;2008年

3 李光杰;纳秒脉冲下变压器油中绝缘介质沿面闪络特性的实验研究[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2006年

，

本文编号：1047690