正極性先導(dǎo)放電溫度場(chǎng)測(cè)量方法及先導(dǎo)熱特性研究.pdf

1、長(zhǎng)空氣間隙的絕緣特性是高壓輸電系統(tǒng)外絕緣設(shè)計(jì)基礎(chǔ)問(wèn)題之一。先導(dǎo)放電作為長(zhǎng)空氣間隙擊穿的主導(dǎo)過(guò)程，主要特點(diǎn)是熱電離。由于先導(dǎo)放電發(fā)展隨機(jī)性大、空間尺度小，一直以來(lái)缺少對(duì)其放電溫度場(chǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量，對(duì)其放電特性的研究也不夠深入。本文以長(zhǎng)空氣間隙的正極性先導(dǎo)放電過(guò)程為研究對(duì)象，開展先導(dǎo)溫度場(chǎng)測(cè)量方法研究，采用試驗(yàn)觀測(cè)與理論分析相結(jié)合的方法，針對(duì)先導(dǎo)起始和先導(dǎo)發(fā)展的熱特性開展深入研究。
　　從非均勻流場(chǎng)中光傳播特性出發(fā)，分析了基于光線偏折的溫

2、度場(chǎng)測(cè)量原理。針對(duì)高空間分辨率測(cè)量需求，對(duì)紋影系統(tǒng)主透鏡進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效地消除了主透鏡的球差，提高了主透鏡的空間分辨率。設(shè)計(jì)了以高速攝像儀為核心的成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高空間分辨率和高時(shí)間分辨率觀測(cè)。通過(guò)對(duì)不同刀口切割量下的成像灰度圖分析，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　對(duì)先導(dǎo)傾斜發(fā)展的橢圓截面折射率分布進(jìn)行分析，結(jié)合橢圓截面特點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有Abe l逆變換進(jìn)行優(yōu)化，建立了適用于橢圓分布的 Abe l逆變換算法?？紤]先導(dǎo)通道內(nèi)各成分

3、對(duì)折射率的影響，建立了先導(dǎo)通道溫度與折射率關(guān)系曲線。引入圖像插值方法對(duì)所測(cè)得先導(dǎo)放電紋影圖像進(jìn)行數(shù)字圖像插值處理，減小了 Abe l逆變換數(shù)值計(jì)算誤差。使用所設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)酒精燈溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)與精密熱電偶測(cè)量結(jié)果比對(duì)，驗(yàn)證了紋影測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
　　建立了包括溫度測(cè)量系統(tǒng)、高電位電流測(cè)量系統(tǒng)、空間瞬態(tài)電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)、高速光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)各測(cè)量子系統(tǒng)同步觸發(fā)系統(tǒng)的正極性先導(dǎo)放電同步觀測(cè)系統(tǒng)。基于此同步觀測(cè)系統(tǒng)，開展了1m棒-板間

4、隙正極性先導(dǎo)起始試驗(yàn)觀測(cè)，獲得了流注向先導(dǎo)轉(zhuǎn)化過(guò)程中流注莖的溫度分布特性和時(shí)變特性，試驗(yàn)驗(yàn)證了現(xiàn)有先導(dǎo)起始溫度判據(jù)的有效性。針對(duì)現(xiàn)有先導(dǎo)起始熱力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果不符的問(wèn)題，引入流注莖電流密度分布特性對(duì)現(xiàn)有先導(dǎo)起始模型進(jìn)行了修正，并通過(guò)試驗(yàn)校驗(yàn)了修正模型的合理性。
　　開展了1m棒-板間隙正極性先導(dǎo)發(fā)展熱特性試驗(yàn)觀測(cè)，試驗(yàn)獲得并分析了間隙擊穿和不擊穿情況下放電發(fā)展過(guò)程中先導(dǎo)通道溫度分布特性。統(tǒng)計(jì)了先導(dǎo)通道熱直徑隨時(shí)間和注入電