沖擊電壓下納米改性液體電介質(zhì)空間電荷分布特性研究.pdf

1、電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行離不開(kāi)液體電介質(zhì)的優(yōu)良電氣性能，尤其是液體電介質(zhì)的絕緣擊穿性能。電介質(zhì)的絕緣性能與其內(nèi)部電場(chǎng)分布存在著重要關(guān)系，電介質(zhì)內(nèi)部的電場(chǎng)分布受電介質(zhì)內(nèi)部空間電荷影響，因此研究如何測(cè)量液體電介質(zhì)中的電場(chǎng)和空間電荷分布特性有著重要的實(shí)際意義和理論價(jià)值。同時(shí)，研究表明：在液體電介質(zhì)中添加納米粒子可以提高液體電介質(zhì)的絕緣擊穿強(qiáng)度。納米粒子提高電介質(zhì)的絕緣擊穿強(qiáng)度與納米粒子對(duì)液體電介質(zhì)中空間電荷分布、輸運(yùn)特性的影響有關(guān)。目前

2、為止，納米粒子對(duì)液體電介質(zhì)改性機(jī)理的研究主要是理論放電仿真模型研究和直流電壓下空間電荷消散特性的試驗(yàn)和理論研究，而液體電介質(zhì)的沖擊擊穿又有其重要的電氣特性，其沖擊電壓持續(xù)時(shí)間較短，納米粒子在沖擊電壓作用下對(duì)空間電荷的作用機(jī)制是否與直流或交流一致還有待試驗(yàn)研究。
　　本文選擇非導(dǎo)電納米Al2O3粒子改性液體電介質(zhì)碳酸丙烯酯，制得了納米改性碳酸丙烯酯流體，測(cè)量了純凈碳酸丙烯酯和納米改性碳酸丙烯酯的板板擊穿電壓，測(cè)量結(jié)果顯示添加納米改性

3、后的碳酸丙烯酯擊穿電壓較純凈碳酸丙烯酯提高了26.42％。為進(jìn)一步分析其提高機(jī)理，本文基于Kerr電光效應(yīng)法測(cè)量對(duì)比了納米改性前后碳酸丙烯酯中空間電荷和電場(chǎng)的分布特性，試驗(yàn)結(jié)果表明：添加的納米粒子在液體電介質(zhì)中引入了捕獲電荷的“勢(shì)阱”，從快速移動(dòng)的電荷很可能被納米改性碳酸丙烯酯中的“勢(shì)阱”捕獲，將快速移動(dòng)的電荷轉(zhuǎn)換成了遷移率很低的帶電納米顆粒，使其在電介質(zhì)內(nèi)部遷移的有效距離縮短，從而導(dǎo)致大部分空間電荷滯留積累于靠近同極性電極側(cè)；滯留積累

4、于極板附近的同極性電荷削弱了極板界面電場(chǎng)，從而抑制了電極向液體電介質(zhì)中注入電荷，基于以上兩種因素導(dǎo)致空間電荷減少，電場(chǎng)較純凈碳酸丙烯酯均勻，消散了快速移動(dòng)的電荷從電場(chǎng)中獲得的能量，抑制了流注的發(fā)展，從而提高了碳酸丙烯酯的絕緣擊穿強(qiáng)度。
　　Kerr電光效應(yīng)法能測(cè)量液體中電場(chǎng)和空間電荷分布，但傳統(tǒng)高Kerr常數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法適用于電力系統(tǒng)中常用的液體電介質(zhì)（變壓器油）這種低Kerr常數(shù)電場(chǎng)與空間電荷的測(cè)量。鑒于以上因素，本文對(duì)傳統(tǒng)高

5、Kerr常數(shù)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)措施主要是加長(zhǎng)極板和提高光接收裝置的靈敏度兩個(gè)方面，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度。本文選擇四氧化三鐵納米粒子改性變壓器油，制得了納米改性變壓器油流體，測(cè)量了純凈變壓器油和納米改性變壓器油的板板電極、針板電極沖擊擊穿電壓，試驗(yàn)結(jié)果顯示：針板電極的正、負(fù)操作沖擊擊穿電壓提高幅度分別為44.3%與8.12%；板板電極正極性擊穿電壓提高幅度為8.3%。為進(jìn)一步分析其提高機(jī)理，利用改進(jìn)的Kerr電光效應(yīng)法