磁場及電極因素對甘油擊穿特性影響的研究.pdf

1、甘油介質(zhì)具有較高的介電常數(shù)、耐壓特性和電阻率，與常用儲能介質(zhì)相比在多方面具有較大的優(yōu)勢。針對脈沖功率驅(qū)動源高功率、緊湊化的發(fā)展趨勢，甘油是一種很有潛力的儲能介質(zhì)。然而國內(nèi)外對甘油擊穿特性的研究尚不充分，未能使甘油得到廣泛的應(yīng)用。本文以甘油為介質(zhì)，研究了磁場和電極表面特性兩種因素對同軸形成線中液體介質(zhì)擊穿特性的影響。論文的工作主要包含以下幾個方面：
　　1.搭建了上升沿20μs，電壓可升至500 kV的實驗平臺，制定了統(tǒng)一的甘油灌注

2、和排氣處理工藝，初步測試了甘油的擊穿特性。在相同充電電壓下，測試了甘油介質(zhì)同軸擊穿試件在正負(fù)極性下的耐壓，其中正極性擊穿的平均擊穿場強(qiáng)為216 kV/cm，充電時間10.7μs，負(fù)極性擊穿的平均擊穿場強(qiáng)209 kV/cm，充電時間10.6μs，近似認(rèn)為甘油介質(zhì)在正負(fù)極性的耐壓特性相同。
　　2.研究了空芯變壓器內(nèi)磁場的時空分布。針對脈沖功率系統(tǒng)中復(fù)雜的磁場環(huán)境，對空芯變壓器內(nèi)磁場時空分布進(jìn)行了分析和測量，發(fā)現(xiàn)耦合系數(shù)為0.8的變壓

3、器在負(fù)載電壓峰值區(qū)域具有較高磁場，磁場大小可達(dá)0.6T。制作了具有較高頻率響應(yīng)的磁場探針，對變壓器內(nèi)磁場分布進(jìn)行了測量，測量結(jié)果與模擬分析一致。
　　3.研究了磁場浸沒條件對甘油擊穿特性的影響。使用通電螺線圈在同軸電極間建立了軸向的大小0-1.0T可調(diào)的軸向脈沖磁場，研究了準(zhǔn)穩(wěn)恒磁場條件下甘油的擊穿特性。結(jié)果顯示，1.0T量級磁場條件對含氣量較大的甘油具有提高擊穿閾值的作用，對首次擊穿實驗具有提高擊穿閾值的作用，但對含氣量較小的甘

4、油介質(zhì)無提高作用；T量級磁場具有影響氣體中擊穿過程的作用，但不足以影響純液體中的擊穿過程。
　　4.研究了使用砂紙打磨、羊毛拋光、金屬電鍍、非金屬電鍍四種具有不同表面特性電極時甘油介質(zhì)的擊穿特性。通過對表面微觀形貌的觀察對比分析了四種電極粗糙度、均勻性、易受影響程度等方面的特征。通過擊穿實驗證明幾種電極表面形貌的差異與甘油介質(zhì)的擊穿特性具有一定的相關(guān)性，結(jié)論是粗糙度較小的電極能夠承受更高的場強(qiáng)，且有更高的穩(wěn)定性，能有效避免首次擊穿