针—板电极下介质薄膜表面电荷动态特性的研究

发布时间：2020-05-21 09:38

【摘要】：由于高压直流输电在远距离大功率输电方面具有的优势,发展高压直流输电有助于实现全国范围内的资源优化配置和能源优化供给,从而有效地缓解我国资源分布与经济发展不均衡的问题。所以,我国在电网发展规划中提高了高压直流输电系统的比重。但是随着人们环保意识的不断增强,人们对于高压直流输电工程带来的电磁环境问题的关注度也越来越高。我国是农业大国,塑料大棚的使用十分广泛,随着我国高压直流输电工程的大量建设,因高压直流输电线路跨越塑料大棚而造成的纠纷问题越来越多。当高压直流输电线路附近存在塑料大棚时,线路电晕放电产生的电荷会在塑料大棚的介质薄膜表面累积,造成大棚周围电场的畸变。目前无法对薄膜电荷进行在线测量,所以对输电线路下薄膜存在时的离子流场建模时缺少大棚表面电荷分布的边界条件。对表面电荷离线测量过程中会伴随电荷的消散,因此,需要研究介质薄膜表面电荷的动态特性。本文首先设计了可以对悬空薄膜进行充电和电位测量的实验平台。利用针-板电极电晕放电对聚乙烯表面注入电荷,基于聚乙烯薄膜下方的感应电位测量,对表面电荷分布进行反演计算,从而对聚乙烯薄膜表面电荷积累与消散进行实验研究。本文研究了外施直流电压极性、幅值和作用时间对表面电荷积聚的影响,发现薄膜表面电荷积累饱和时间约为40s,随着充电电压的增加,饱和电荷量呈线性增加,相同充电电压下薄膜表面会积累更多的负电荷。本文分析了薄膜表面电荷的消散途径以及消散速度影响因素。根据消散过程中表面电荷分布样貌的变化情况,提出表面电荷的主要消散途径是与空气中和消散。实验发现表面总电荷量消散曲线呈指数衰减,进行指数拟合后对应的时间常数可以用于表征消散速度,初始电荷量、温湿度对其均有影响。通过对多次实验结果的统计分析,得到了表面电荷消散时间常数的回归方程。利用回归方程,可以定量描述温湿度及初始电荷量这三个因素对消散速度的影响,从而对任意温湿度及初始电量组合下的消散速度进行预测。在对表面电荷进行离线测量时,可以根据测量的时间以及消散时间常数对测量结果进行修正,得到刚断电时的表面电荷分布,从而进一步研究表面电荷的积聚。
【图文】：

华北电力大学硕士学位论文逡逑特性与薄膜上表面电荷保持一致，根据薄膜材料这一特殊性，在薄膜下方逡逑处放置静电探头，便于断电后马上进行测量，节省了操作时间，简化了实逡逑程。探头是型号为ＥＳＴ－１０２的振动电容式感应探头，所测电位是薄膜等效逡逑荷在探头处的感应电位，测量精度为±１邋Ｖ。其测量原理是利用探头与带电逡逑间的电容对静电电压直接感应、放大和显示。测量前需对探头进行校准，逡逑方法是：在薄膜位置放置与薄膜大小相同的金属圆板，用直流源为圆板施逡逑ｉＪ邋１（，金属圆板勾地面之间形成相对均匀电场，探头处的免间电位％可以ｉ１逡逑到，它与测量电位％呈线性关系：逡逑（Ｐｃ邋＝邋ｋ（ｐ，ｎ邋＋邋ｈ逦（２－１）逡逑，和６为标定系数，标定后将测量值代入式（２－１）中就能得到实际电位。逡逑

华北电力大学硕士学位论文逡逑特性与薄膜上表面电荷保持一致，根据薄膜材料这一特殊性，在薄膜下方逡逑处放置静电探头，便于断电后马上进行测量，节省了操作时间，简化了实逡逑程。探头是型号为ＥＳＴ－１０２的振动电容式感应探头，所测电位是薄膜等效逡逑荷在探头处的感应电位，测量精度为±１邋Ｖ。其测量原理是利用探头与带电逡逑间的电容对静电电压直接感应、放大和显示。测量前需对探头进行校准，逡逑方法是：在薄膜位置放置与薄膜大小相同的金属圆板，，用直流源为圆板施逡逑ｉＪ邋１（，金属圆板勾地面之间形成相对均匀电场，探头处的免间电位％可以ｉ１逡逑到，它与测量电位％呈线性关系：逡逑（Ｐｃ邋＝邋ｋ（ｐ，ｎ邋＋邋ｈ逦（２－１）逡逑，和６为标定系数，标定后将测量值代入式（２－１）中就能得到实际电位。逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM721.1;TB383.2

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本文编号：2674077