氧化锌避雷器的老化机理与状态评价研究
发布时间：2022-12-11 17:44
我国特高压交直流输电技术及智能电网飞跃发展,输变电系统在运行中需预防过电压带来的危害,以保证电网的运行安全性、可靠性。氧化锌避雷器作为输变电工程预防电网过电压的核心电气设备,服役过程中承受过电压冲击及工作电压作用,在一定程度上存在老化劣化现象,这直接制约输变电系统的安全高效运行。基于此,本文提出“氧化锌避雷器的老化机理与状态评价研究”的课题。本文依托高电压与绝缘理论,开展氧化锌避雷器的电场仿真研究,探求氧化锌避雷器在服役状态下电压梯度及电场分布规律;构建老化试验平台,开展一系列热老化、电晕老化及冲击老化试验,探究压敏电阻的压敏特性及击穿特性、硅橡胶的击穿特性与老化的关联规律,获得氧化锌压敏电阻及硅橡胶的老化机理;开展压敏电阻极化/去极化电流试验研究,获得极化/去极化电荷差同非线性系数及老化程度的关系,找出一种基于时域介电特性的氧化锌避雷器运行状态无损评价方法。依托理论研究与数据解析,获得相关规律如下:（1）氧化锌避雷器整体电压均匀分布且电势纵向相近,伞裙中心电势最高且横向由中心向外递减,大—中—小伞裙间纵向电势差依次递增。（2）随着电压等级及老化次数的增加,探究出压敏电阻在雷电冲击条件...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 高压输电技术的发展进程
1.1.2 避雷器的运行特性
1.1.3 研究氧化锌避雷器的意义
1.2 氧化锌避雷器的国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 介电机制与评价技术
2.1 介质极化
2.1.1 电子式极化
2.1.2 离子式极化
2.1.3 偶极子极化
2.1.4 界面极化
2.2 介质击穿
2.2.1 固体电介质击穿
2.2.2 液体电介质击穿
2.2.3 气体电介质击穿
2.3 介电评价技术
2.3.1 频域介电谱法
2.3.2 回复电圧法
2.3.3 极化/去极化电流法
2.4 本章小结
3 氧化锌避雷器电场仿真研究
3.1 电磁场数值分析方法
3.1.1 有限差分法
3.1.2 有限元法
3.1.3 模拟电荷法
3.2 电磁仿真有限元法
3.2.1 有限元思想
3.2.2 有限元法解析过程
3.2.3 电场问题的有限元分析
3.3 电场仿真分析
3.3.1 氧化锌避雷器结构分析
3.3.2 仿真模型建立
3.3.3 静电场分析
3.4 本章小结
4 氧化锌避雷器老化机理与试验研究
4.1 氧化锌压敏电阻的老化机理
4.1.1 压敏电阻结构分析
4.1.2 电老化机理
4.1.3 冲击老化机理
4.2 硅橡胶的老化机理
4.2.1 硅橡胶结构分析
4.2.2 热老化机理
4.2.3 电晕老化机理
4.3 硅橡胶老化特性研究
4.3.1 试验样品制备
4.3.2 智能绝缘热老化试验平台
4.3.3 电晕老化试验平台
4.3.4 击穿试验平台
4.3.5 击穿电压与热老化的关系
4.3.6 击穿电压与电晕老化的关系
4.4 氧化锌压敏电阻老化特性研究
4.4.1 试验样品预处理
4.4.2 压敏电阻老化试验
4.4.3 压敏特性与老化程度的关系
4.4.4 击穿电压与老化程度的关系
4.5 本章小结
5 氧化锌避雷器状态评价研究
5.1 极化/去极化电流与肖特基势垒的关系
5.1.1 极化/去极化电流法(PDC)的测试原理
5.1.2 极化/去极化电流与平均电导率的关系
5.1.3 极化/去极化电流与肖特基势垒的关系
5.2 PDC测试平台
5.3 不同冲击老化下的PDC试验
5.4 极化/去极化电流差与肖特基势垒高度的关系
5.5 极化/去极化电荷差与冲击老化程度的关系
5.5.1 极化/去极化电荷差与时间的关系
5.5.2 极化/去极化电荷差与老化程度的关系
5.6 非线性系数与极化/去极化电荷差的关系
5.7 非线性系数与平均服役寿命的关系
5.8 极化/去极化电荷差与平均服役寿命的关系
5.9 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO非线性电阻内部的微裂纹在老化中的作用[J]. 裴根林,何金良. 电瓷避雷器. 2002(01)
[2]ZnO压敏陶瓷晶界势垒高度和宽度的研究[J]. 李盛涛,邹晨,刘辅宜. 电瓷避雷器. 2004(01)
[3]氧化锌非线性电阻冲击老化破坏机理[J]. 张郴莉,张适昌. 高电压技术. 2000(05)
[4]氧化锌避雷器在输电线路防雷中的作用[J]. 田建华,刘渝根,王双文. 高电压技术. 2003(11)
[5]中国直流输电的现状及展望[J]. 舒印彪. 高电压技术. 2004(11)
[6]利用单次流通能量分析氧化锌压敏电阻老化程度的研究[J]. 李军浩,王晶,寇小,李彦明. 电瓷避雷器. 2005(04)
[7]液体介质击穿机理研究进展[J]. 黄文力,孙广生,王珏,严萍. 高压电器. 2005(02)
[8]用红外光谱研究室温硫化硅橡胶电晕老化及寿命估计[J]. 蓝磊,文习山,刘辉. 高电压技术. 2009(11)
[9]ZnO电阻片寿命内冲击老化的研究[J]. 陈荣,周文俊,王保山. 电瓷避雷器. 2010(02)
[10]氧化锌压敏电阻劣化过程中电容量变化的分析应用[J]. 杨仲江,陈琳,杜志航,孙涌. 高电压技术. 2010(09)
博士论文
[1]TiO2/聚合物复合材料的设计、制备与介电性能研究[D]. 徐诺心.浙江大学 2017
[2]硅橡胶等离子体及电晕老化性能研究[D]. 王康.武汉大学 2015
[3]基于PDC分析的时频混合绝缘诊断方法研究[D]. 刘骥.哈尔滨理工大学 2014
[4]硅橡胶基绝热材料及其热化学烧蚀机理研究[D]. 杨栋.国防科学技术大学 2013
[5]氧化物压敏陶瓷晶界特性与宏观电性能的关系[D]. 卢振亚.华南理工大学 2012
[6]硅橡胶复合绝缘子伞裙优化研究[D]. 谢从珍.华南理工大学 2010
[7]高温硫化（HTV）硅橡胶电晕老化特性及机理的研究[D]. 梁英.华北电力大学（河北） 2008
硕士论文
[1]非线性硅橡胶的热老化特性研究[D]. 姜洋.哈尔滨理工大学 2017
[2]基于时域介电特性的油纸绝缘状态评估研究[D]. 粘凯昕.大连理工大学 2016
[3]光纤数字化变电站避雷器在线监测系统研究[D]. 孟繁利.华北电力大学 2016
[4]高压ZnO压敏电阻耐大电流冲击及老化性能研究[D]. 王亚萍.华中科技大学 2016
[5]电极材料对液体电介质击穿电压的影响规律和作用机制[D]. 金泱.重庆大学 2016
[6]基于频域介电谱法的绝缘诊断装置[D]. 张大宁.哈尔滨理工大学 2016
[7]基于介电响应法的高压套管绝缘状态研究[D]. 张强.大连理工大学 2015
[8]基于介电频域特性的套管绝缘状态评估研究[D]. 李维江.大连理工大学 2015
[9]8/20μs电流冲击作用下ZnO压敏电阻特性变化的分析[D]. 陈璞阳.南京信息工程大学 2015
[10]硅橡胶加速老化及失效机理研究[D]. 蒋沙沙.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3719218
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 高压输电技术的发展进程
1.1.2 避雷器的运行特性
1.1.3 研究氧化锌避雷器的意义
1.2 氧化锌避雷器的国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 介电机制与评价技术
2.1 介质极化
2.1.1 电子式极化
2.1.2 离子式极化
2.1.3 偶极子极化
2.1.4 界面极化
2.2 介质击穿
2.2.1 固体电介质击穿
2.2.2 液体电介质击穿
2.2.3 气体电介质击穿
2.3 介电评价技术
2.3.1 频域介电谱法
2.3.2 回复电圧法
2.3.3 极化/去极化电流法
2.4 本章小结
3 氧化锌避雷器电场仿真研究
3.1 电磁场数值分析方法
3.1.1 有限差分法
3.1.2 有限元法
3.1.3 模拟电荷法
3.2 电磁仿真有限元法
3.2.1 有限元思想
3.2.2 有限元法解析过程
3.2.3 电场问题的有限元分析
3.3 电场仿真分析
3.3.1 氧化锌避雷器结构分析
3.3.2 仿真模型建立
3.3.3 静电场分析
3.4 本章小结
4 氧化锌避雷器老化机理与试验研究
4.1 氧化锌压敏电阻的老化机理
4.1.1 压敏电阻结构分析
4.1.2 电老化机理
4.1.3 冲击老化机理
4.2 硅橡胶的老化机理
4.2.1 硅橡胶结构分析
4.2.2 热老化机理
4.2.3 电晕老化机理
4.3 硅橡胶老化特性研究
4.3.1 试验样品制备
4.3.2 智能绝缘热老化试验平台
4.3.3 电晕老化试验平台
4.3.4 击穿试验平台
4.3.5 击穿电压与热老化的关系
4.3.6 击穿电压与电晕老化的关系
4.4 氧化锌压敏电阻老化特性研究
4.4.1 试验样品预处理
4.4.2 压敏电阻老化试验
4.4.3 压敏特性与老化程度的关系
4.4.4 击穿电压与老化程度的关系
4.5 本章小结
5 氧化锌避雷器状态评价研究
5.1 极化/去极化电流与肖特基势垒的关系
5.1.1 极化/去极化电流法(PDC)的测试原理
5.1.2 极化/去极化电流与平均电导率的关系
5.1.3 极化/去极化电流与肖特基势垒的关系
5.2 PDC测试平台
5.3 不同冲击老化下的PDC试验
5.4 极化/去极化电流差与肖特基势垒高度的关系
5.5 极化/去极化电荷差与冲击老化程度的关系
5.5.1 极化/去极化电荷差与时间的关系
5.5.2 极化/去极化电荷差与老化程度的关系
5.6 非线性系数与极化/去极化电荷差的关系
5.7 非线性系数与平均服役寿命的关系
5.8 极化/去极化电荷差与平均服役寿命的关系
5.9 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO非线性电阻内部的微裂纹在老化中的作用[J]. 裴根林,何金良. 电瓷避雷器. 2002(01)
[2]ZnO压敏陶瓷晶界势垒高度和宽度的研究[J]. 李盛涛,邹晨,刘辅宜. 电瓷避雷器. 2004(01)
[3]氧化锌非线性电阻冲击老化破坏机理[J]. 张郴莉,张适昌. 高电压技术. 2000(05)
[4]氧化锌避雷器在输电线路防雷中的作用[J]. 田建华,刘渝根,王双文. 高电压技术. 2003(11)
[5]中国直流输电的现状及展望[J]. 舒印彪. 高电压技术. 2004(11)
[6]利用单次流通能量分析氧化锌压敏电阻老化程度的研究[J]. 李军浩,王晶,寇小,李彦明. 电瓷避雷器. 2005(04)
[7]液体介质击穿机理研究进展[J]. 黄文力,孙广生,王珏,严萍. 高压电器. 2005(02)
[8]用红外光谱研究室温硫化硅橡胶电晕老化及寿命估计[J]. 蓝磊,文习山,刘辉. 高电压技术. 2009(11)
[9]ZnO电阻片寿命内冲击老化的研究[J]. 陈荣,周文俊,王保山. 电瓷避雷器. 2010(02)
[10]氧化锌压敏电阻劣化过程中电容量变化的分析应用[J]. 杨仲江,陈琳,杜志航,孙涌. 高电压技术. 2010(09)
博士论文
[1]TiO2/聚合物复合材料的设计、制备与介电性能研究[D]. 徐诺心.浙江大学 2017
[2]硅橡胶等离子体及电晕老化性能研究[D]. 王康.武汉大学 2015
[3]基于PDC分析的时频混合绝缘诊断方法研究[D]. 刘骥.哈尔滨理工大学 2014
[4]硅橡胶基绝热材料及其热化学烧蚀机理研究[D]. 杨栋.国防科学技术大学 2013
[5]氧化物压敏陶瓷晶界特性与宏观电性能的关系[D]. 卢振亚.华南理工大学 2012
[6]硅橡胶复合绝缘子伞裙优化研究[D]. 谢从珍.华南理工大学 2010
[7]高温硫化（HTV）硅橡胶电晕老化特性及机理的研究[D]. 梁英.华北电力大学（河北） 2008
硕士论文
[1]非线性硅橡胶的热老化特性研究[D]. 姜洋.哈尔滨理工大学 2017
[2]基于时域介电特性的油纸绝缘状态评估研究[D]. 粘凯昕.大连理工大学 2016
[3]光纤数字化变电站避雷器在线监测系统研究[D]. 孟繁利.华北电力大学 2016
[4]高压ZnO压敏电阻耐大电流冲击及老化性能研究[D]. 王亚萍.华中科技大学 2016
[5]电极材料对液体电介质击穿电压的影响规律和作用机制[D]. 金泱.重庆大学 2016
[6]基于频域介电谱法的绝缘诊断装置[D]. 张大宁.哈尔滨理工大学 2016
[7]基于介电响应法的高压套管绝缘状态研究[D]. 张强.大连理工大学 2015
[8]基于介电频域特性的套管绝缘状态评估研究[D]. 李维江.大连理工大学 2015
[9]8/20μs电流冲击作用下ZnO压敏电阻特性变化的分析[D]. 陈璞阳.南京信息工程大学 2015
[10]硅橡胶加速老化及失效机理研究[D]. 蒋沙沙.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3719218
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