负极性纳秒脉冲下变压器油预击穿特性

以针-针电极间隙变压器油为研究对象,基于场致电离机理,建立用于表述液体电介质流注预放电过程中载流子的产生及输运的偏微分方程,结合电场泊松方程,仿真研究了负极性纳秒脉冲下,变压器油预放电过程。得到了预击穿过程中电场强度和空间电荷密度随电压幅值以及脉冲上升沿时间的变化规律。研究工作和取得的结论有助于加深对变压器油中放电起始、发展过程的认识以及对液体电介质放电机制的理解。     

纳秒脉冲下变压器油绝缘的击穿与闪络特性

纳秒脉冲下变压器油的绝缘特性是脉冲功率技术领域的关键问题之一。为此,利用NPC-120D型高压纳秒脉冲电源对该特性进行了实验研究,分别获得了1 mm间隙下变压器油的击穿和有机玻璃沿面闪络的实验数据。并采用等离子体射流对有机玻璃进行表面改性,比较了改性前后有机玻璃的沿面闪络电压。结果表明:在上升沿40 ns,脉宽100 ns的高压纳秒脉冲电源作用下,变压器油中1 mm击穿电压为120 kV,当加入绝缘介质有机玻璃后,在85 kV电压条件下发生了沿面闪络;利用等离子体射流处理后的有机玻璃在变压器油中的闪络电压显著提高,达到了120 kV。     

极性反转电压下变压器油的击穿特性

为了获得换流变压器中变压器油在极性反转电压下的击穿特性,使用一种三电极模型,在不同间隙和温度下,对变压器油隙进行了极性反转电压击穿实验研究.击穿结果表明:极性反转电压下,变压器油的击穿场强没有随油间隙增加而降低;变压器油的击穿场强与温度相关,在实验温度范围内,40℃时出现了最大值.监测流过油隙的电流,发现在极性反转后电...     

不同冲击电压下变压器油击穿特性研究

为了研究大型电力变压器绝缘油在振荡型冲击电压下极不均匀电场击穿特性,依据IEC60060-3标准搭建了能产生不同类型冲击电压波形的试验及其测量系统,在实验室利用该系统开展了振荡型冲击电压下油中极不均匀场的时域击穿和伏秒特性研究,并对实验模型电场进行了仿真分析。在实验过程中利用13.7 k Hz振荡操作波、标准雷电波、3种不同频率的振荡雷电波,研究了变压器油在各个波形下的时域击穿图形及伏秒特性,对实验波形的计算结果表明:振荡型雷电波下的击穿点分布较广,振荡波的击穿电压整体高于标准雷电,但是它们的最高耐受电压与标准雷电下的基本一致。     

正极性纳秒脉冲电压下天然酯绝缘油的击穿特性和发射光谱

天然酯绝缘油具有优异的电气绝缘性能,是油浸变压器和脉冲功率装置的良好绝缘介质。为了研究天然酯绝缘油在正极性ns脉冲电压下的绝缘特性,考察了针-针电极结构下针电极曲率半径、电极间距对天然酯绝缘油击穿电压的影响以及油中水分体积分数、油温与天然酯绝缘油击穿电压的关系。并利用发射光谱技术对天然酯绝缘油中放电特性进行了光谱诊断。实验结果表明:天然酯绝缘油击穿电压随电极间距的增大而升高,且相同电极间距下其击穿电压随针电极曲率半径的增大而升高;油温升高对天然酯绝缘油击穿电压影响不明显;随着水分体积分数增加,天然酯绝缘油、25号变压器油击穿电压均有所降低,但天然酯绝缘油击穿电压始终高于25号变压器油。天然酯绝缘油击穿发射光谱诊断表明:C原子在击穿过程中表现活跃,在光谱中观察到多条特征谱线;而H原子只发现了1条特征谱线。     

纳秒脉冲电压下油浸纸局部尖端缺陷击穿特性及损伤规律

配电变压器在高空电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse,HEMP)早期传导环境中将遭受纳秒电应力入侵,易在绕组引线焊点处造成绝缘失效或损伤。为此,该文研究纳秒脉冲电压下油浸纸尖端缺陷的伏秒特性、击穿概率、脉冲电压幅值与绝缘击穿时脉冲累积次数之间的关系(即U-N特性),并基于放电特性、微观形貌、流注仿真探究纳秒脉冲电压下的油浸纸尖端缺陷损伤规律与机理。研究表明:伏秒特性、击穿概率分布、U-N特性均有明显极性效应,极性效应与界面屏障电荷有关;纳秒脉冲致损油浸纸可分为轻度与重度两个等级,轻度损伤易形成表面斑状缺陷,呈现多次低幅值的工频局部放电模式,重度损伤易形成龟裂缺陷,呈现少次高幅值的工频局部放电模式,损伤差异与油纸界面流注特性有关。结果可为提高配电变压器在HEMP传导环境中的生存能力与评估技术提供一定参考。     

纳秒级高压脉冲下绝缘击穿特性的研究

研究了液体和固体绝缘材料的击穿特性 ,通过蓖麻油、变压器油、聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜的击穿实验的波形处理和分析 ,说明了击穿电压与脉冲陡度、脉冲宽度和作用时间的相互关系 ,相对于直流、慢过程条件下绝缘击穿特性 ,纳秒级快脉冲下绝缘材料的击穿场强会大幅提高 ,其击穿场强随脉冲缩短而提高 ,但作用减小。给出了一些具体的绝缘材料击穿值     

脉冲电压下击穿时延分析

为方便有效地测量击穿时延,结合纳秒脉冲绝缘试验所得电压、电流波形,比较了几种测量方法的差异,研究结果表明,用击穿电流波形读取击穿时延最为有效和简便,由测量的击穿时延可判断击穿的特征与趋势。     

基于Weibull分布的不同波形冲击电压下变压器油击穿特性

对变压器油间隙在不同波形冲击电压下的击穿特性进行试验研究。应用半球形电极模拟变压器油中稍不均匀电场,采用波形参数分别为1.4/50μs、14/220μs、80/850μs和240/2 400μs的4种正极性冲击电压对变压器油间隙进行了冲击试验。基于二参数Weibull分布对油间隙的击穿数据进行分析,并对不同击穿概率下的击穿电压值进行了估计。结果表明:波形参数对油间隙的击穿电压和击穿时间均有显著影响,在相同击穿概率情况下,击穿电压随波形持续时间的增加而降低,击穿时间随波形持续时间的增加而增加。     

交直流复合电压下变压器油中典型模型的击穿特性研究

本文中研究了交直流复合电压下变压器油中针—板电极模型的击穿特性,结果表明直流击穿电压随预加交流电压的增加呈线性下降,反之,交流击穿电压随预加直流电压的增加也呈线性下降.并且,不同预加电压类型下的击穿场强明显不同.     

冲击电压下变压器油中针板间隙击穿特性的试验研究

为了研究变压器油中针板间隙的冲击击穿特性,搭建了冲击电压变压器油间隙击穿试验平台,对油中针板间隙进行包括标准雷电、标准操作等5种波形参数的冲击击穿试验。结果表明:冲击电压的波形参数对间隙的击穿时间有显著的影响,击穿时间随着波前时间的增加而增加。电极曲率半径会影响间隙的流注起始电压和击穿电压以及对应的间隙最大场强。间隙距离除了影响间隙击穿电压外,还对流注起始最大场强和间隙击穿最大场强产生影响。在施加电压幅值范围内,击穿过程中观测到的流注发展平均速度比较稳定,冲击电压波前时间、电极曲率半径和间隙距离未对流注发展平均速度产生影响。     

冲击电压下3种纳米改性变压器油击穿特性的比较和分析

为了提高变压器油绝缘性能,研究了不同导电性能纳米材料添加改性对变压器油冲击击穿特性的影响。选取铁磁性导电纳米粒子Fe3O4、半导体纳米粒子Ti O2和非导电纳米粒子Al2O3,经不同的表面改性剂处理后,分散于变压器油中,制得纳米改性变压器油,并证实了3种纳米改性变压器油的稳定性。通过操作冲击击穿试验,对比研究了不同浓度纳米改性变压器油的宏观击穿特性,得出3种纳米改性变压器油的最佳质量浓度分别为0.03g/L、0.01 g/L和0.02 g/L。在最佳浓度下进行雷电冲击击穿试验,结果表明:除负极性雷电冲击情况外,纳米改性变压器油的冲击击穿特性较之纯净变压器油均有较大程度的提高,其中操作正极性击穿电压提高幅度较大,可达44.1%、33.3%和35.5%。基于针–板模型的极性效应,结合空间电荷分布分析及结合极化理论,认为纳米改性变压器油冲击击穿特性的改善与添加纳米粒子捕获电子并改变原有空间电场分布相关,而3种纳米改性变压器油击穿特性的不同是由纳米粒子表面极化特性的不同导致。     

高寒条件下变压器油击穿特性试验

对变压器油在低温环境下击穿特性的研究有助于确保高寒地区变压器的运行可靠性。为此建立了高压低温试验系统,利用该系统试验研究了在-50~10℃温度范围内,不同电压形式、电极模型、水分体积分数下的油隙击穿特性;并根据试验结果给出了高寒条件下对变压器投运及交接试验的建议。结果表明:交流电压和直流电压下,油隙击穿电压随温度的变化曲线呈U形,冲击电压下则无明显规律;平板电极模型、球–板电极模型和针–板电极模型击穿电压随温度的变化曲线均呈U形,且击穿电压值受电极间电场均匀程度的影响;低温下水分体积分数会对油隙的低温击穿电压产生直接影响,且在-10~0℃范围内影响最为显著。     

120kV下重频纳秒脉冲气体击穿特性研究

在120kV的重复频率(10Hz,100Hz,500Hz,1000Hz)脉冲高压下,研究了干燥空气在平板间隙(5～15mm),气压(0.1～0.5MPa)下的击穿特性.得到了击穿时延、重复频率耐受时间、施加脉冲个数等与重复频率的关系,并观察到相关的发光现象.结果表明经典的流注击穿判据不符合重复频率脉冲下的击穿,高重复频率下的击穿与低重复频率下的击穿不同.重复频率的纳秒脉冲下的击穿需要考虑受激粒子、残余电荷等在放电过程的影响.亚稳态受激粒子、空间残余电荷的积累效应产生大量的初始电子,从而气体击穿是大量初始电子引燃,多弧道的击穿.     

变压器油基础油组成、添加剂配方对脉冲击穿电压的影响

通过对变压器油基础油组成、添加剂配方对脉冲击穿电压影响的研究,发现变压器油添加剂配方对脉冲击穿电压影响不大,变压器油脉冲击穿电压主要与基础油组成有关,变压器油基础油组成中芳烃含量越高,脉冲击穿电压越小。     

纳秒级高压脉冲下变压器油中沿面闪络特性的实验研究

介绍了影响固体绝缘材料在变压器油中沿面放电特性的主要因素。分别进行了变压器油中尼龙6,有机玻璃在不同脉冲宽度、脉冲速度和不同电极夹角下沿面放电特性的实验研究,并且与直流、工频和雷电波条件下的沿面放电情况进行了比较。实验发现,相对于直流、工频和雷电波条件,纳秒级脉冲下材料在变压器油中的沿面击穿场强会大幅度的提高。在试样与电极夹角约45°时,绝缘材料的沿面击穿场强最高。对重频纳秒脉冲作用下材料在变压器油中的沿面闪络特性做了初步的实验。     

纳秒快脉冲下气体开关的过电压击穿

纳秒快脉冲过电压击穿方式适合应用于长寿命高同步两电极气体开关.基于过电压击穿型气体开关的工作机制,建立了气体间隙在脉冲过电压击穿模式下击穿电压和时延的统计数学模型,该模型证明电极表面微观场强、间隙气压、初始电流大小、触发电压上升陡度等关键电气参数对间隙击穿分散性有重要影响.提出了纳秒快脉冲下气体开关过电压击穿参数的等效计算方法.实验证明,对于一般工况条件下的石墨电极气体开关,随着气压间距乘积值的增大和脉冲变化梯度超过一定门限值,纳秒快脉冲过电压击穿过程会逐渐由经典流注理论向快电子击穿修正理论过渡.快电子效应导致的电场增强系数在1.2～2.4之间变化.     

变压器油基础油烃组成与其脉冲击穿电压和电阻率的关联性研究

针对脉冲功率装置的Marx脉冲发生器绝缘用油的特点,开展了变压器油基础组成与其电阻率和脉冲击穿电压大小的关联性研究。结果表明:在直流电场下,温度与电阻率的大小成反比关系,变压器油的芳烃含量是影响其电阻率的关键因素。在正负性脉冲电场下,不同芳烃含量的变压器油表现出极大的差异性,在高压负脉冲电场下,变压器油的芳烃含量是影响其脉冲击穿电压的主要因素,芳烃含量的高低与负脉冲击穿电压的大小成反比关系。     

交直流电压分量对变压器油中典型模型击穿特性影响

在高压直流输电系统中,绝缘系统如换流变压器阀侧绝缘长期运行中不仅承受交流电压,还要受到直流电压的作用.由于在换流变压器试验过程中无法模拟交流和直流复合电压作用这一实际工况,交-直流合成电压对油纸绝缘特性影响缺乏深入研究.本文以典型针-板模型为例,同时施加不同交、直流分量,研究变压器油在针-板模型中的击穿特性.试验结果首...