操作沖擊電壓作用下液體電介質的電場及空間電荷分布特性研究.pdf

1、操作沖擊電壓作用下液體電介質的電場及空間電荷分布特性研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：黃思思指導教師：司馬文霞教授專業(yè)：電氣工程學科門類：工學重慶大學電氣工程學院二O一三年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要空間電荷是影響液體絕緣介質耐電強度，導致電場分布畸變和電介質擊穿的重要因素之一。隨著超、特高壓輸電線路的不斷發(fā)展，電力變壓器逐漸向高絕緣、大容量和小型化的方向發(fā)展，致使傳統(tǒng)的油紙復合絕緣已難以滿足高絕緣強度設計和防護的

2、需求。改進和提高變壓器油絕緣性能，探討液體中空間電荷的發(fā)展規(guī)律及其作用機理，對于提高變壓器油絕緣特性和提升變壓器的過電壓水平具有重要的意義。本文基于新型Kerr電光測量技術，采用試驗觀測和理論分析相結合的技術路線，圍繞液體電介質中空間電荷的分布特性以及添加納米材料對于改善液體絕緣介質沖擊絕緣特性兩個方面的基礎問題，開展細致深入的研究。研究了液體電介質中電場及空間電荷高速測量系統(tǒng)。從高Kerr常數(shù)碳酸丙烯酯液體的電場測量入手，利用高速CC

3、D相機，開展沖擊電壓下平行板電極和刀板電極系統(tǒng)電場及空間電荷的測量研究；提出了極間電光場圖的自適應移動平均二維濾波處理技術以及電場及空間電荷的反算方法；研究了碳酸丙烯酯液體在黃銅、不銹鋼、鋁平行板電極組合以及不銹鋼刀板電極結構下的電場分布特性，分析了不同空間電荷分布對電介質絕緣性能的影響規(guī)律，為全面了解液體電介質中電場及空間電荷的微觀發(fā)展機理提供參考；并進一步開展了低Kerr常數(shù)變壓器油中的光探測量研究，對于變壓器油中空間電荷測量系統(tǒng)的

4、建立和完善具有重要意義。圍繞沖擊電壓作用下添加納米粒子材料對液體絕緣介質的宏觀沖擊絕緣特性和微觀放電機理展開研究。在深入分析納米粒子分散與團聚特性以及表面改性方法的基礎上，分別采用純凈的碳酸丙烯酯和克拉瑪依25號礦物變壓器油為納米流體分散介質，選取導電型Fe3O4、半導電型TiO2以及非導電型Al2O3納米粒子作為分散相，依據(jù)不同納米粒子的表面特性，依次選取聚乙二醇、油酸、硬脂酸、司盤80為最優(yōu)表面活性劑，制備出理化特性良好的納米改性液

5、體。開展了操作沖擊擊穿試驗，研究納米改性液體在針板電極結構下的宏觀沖擊擊穿特性，試驗結果表明：添加納米粒子后液體正、負極性操作平均擊穿電壓均有提高，操作沖擊擊穿時間亦有一定程度的增加。通過Kerr電光效應高速CCD系統(tǒng)測量驗證，納米改性碳酸丙烯酯液體在操作沖擊作用下由于負電荷區(qū)域的形成，使得平行板極間呈現(xiàn)出雙極電荷分布趨勢，這一趨勢可有效提高液體電介質的沖擊絕緣性能。關鍵詞：關鍵詞：Kerr電光效應，空間電荷，納米改性，變壓器油，沖擊絕