針-板電極液體介質(zhì)放電通道分枝現(xiàn)象研究.pdf

1、液體電介質(zhì)由于其特殊的電特性，且性質(zhì)介于氣體和固體之間，被廣泛應(yīng)用于高電壓設(shè)備絕緣和脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域。但是，到目前為止，液體介質(zhì)因其復(fù)雜的物理化學(xué)性質(zhì)，仍然有許多液體放電現(xiàn)象、機(jī)理未能得到全面的解析。因此，從理論和實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)一步探索液體放電規(guī)律是十分必要的。
　　盡管液體介質(zhì)放電發(fā)展過程非常復(fù)雜，但其放電過程中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的光信號，其放電通道（或軌跡）常呈現(xiàn)隨機(jī)性及自相似性，具有分形特征。可以利用分形理論和光譜理論對液體放電通道分枝

2、現(xiàn)象進(jìn)行研究和分析。
　　本文以變壓器油為研究對象，建立了描述液體介質(zhì)放電通道分枝現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)此模型對變壓器油中放電軌跡演化過程進(jìn)行數(shù)值模擬。分析了不同時(shí)刻下的放電通道發(fā)展情況，還考察了發(fā)展概率指數(shù)及外施電壓對放電通道發(fā)展過程的影響。結(jié)果表明：放電通道分形維數(shù)隨發(fā)展概率指數(shù)增大而減少；擊穿路徑分枝主干長度、枝狀放電通道總長度、通道內(nèi)電荷量及發(fā)展速度隨著時(shí)間而迅速增大；增加外施電壓幅值，液體介質(zhì)枝狀放電通道的分形維數(shù)、電荷量

3、及平均發(fā)展速度均增大，而放電擊穿時(shí)延減小。
　　為了獲取液體介質(zhì)放電通道空間形態(tài)演化特征信息，構(gòu)建了液體介質(zhì)放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對直流高壓下針-板電極變壓器油中放電信息進(jìn)行采集。通過實(shí)驗(yàn)觀測放電通道發(fā)展路徑和計(jì)算分形維數(shù)來驗(yàn)證并完善仿真模型，并對采集到的變壓器油中放電光譜信息進(jìn)行分析。結(jié)果表明：液體介質(zhì)放電通道并不是一條沿軸向直線發(fā)展的通道，而是明亮曲折按著分形規(guī)律演化并且伴有若干分枝的樹狀高導(dǎo)電通道；仿真得到的模擬圖像與實(shí)驗(yàn)圖像的相似