快脈沖下尼龍和有機(jī)玻璃沿面閃絡(luò)特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在脈沖功率裝置中，固-液和固-氣復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)普遍存在，其閃絡(luò)電壓都表現(xiàn)出與相應(yīng)體擊穿不相稱的水平，因此成為制約高功率裝置操作電壓等級(jí)的主要因素。國內(nèi)外對(duì)此沿面閃絡(luò)現(xiàn)象的研究主要集中在直流、工頻和雷電沖擊下，而納秒脈沖下的沿面閃絡(luò)研究較少。本文基于脈沖功率技術(shù)的實(shí)際需求，對(duì)微秒和納秒快脈沖下兩種常用絕緣材料—有機(jī)玻璃和尼龍分別在氮?dú)夂褪榛街械难孛骈W絡(luò)特性進(jìn)行了研究。
　　本文建立了絕緣材料沿面閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括研制不同上升時(shí)間

2、和幅值的脈沖電源、納秒脈沖測(cè)量系統(tǒng)、氣體容器、液體容器、實(shí)驗(yàn)電極系統(tǒng)等。其中，脈沖電源根據(jù)氣體和油中對(duì)輸出電壓的要求不同，所采取的設(shè)計(jì)方案有所不同，最終得到最陡脈沖的上升時(shí)間為15ns，最大輸出電壓幅值為250kV；納秒脈沖測(cè)量系統(tǒng)使用的是電阻分壓器配合示波器；實(shí)驗(yàn)電極為平面電極，在間隙中形成的電場(chǎng)為稍不均勻場(chǎng)。
　　分析了三結(jié)合點(diǎn)處的初始電子的發(fā)射對(duì)氣體中絕緣材料閃絡(luò)發(fā)生的影響，理論推導(dǎo)了沿面閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)和氣體壓強(qiáng)、氣體介電常數(shù)的關(guān)

3、系式，能夠有效解釋沿面閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)隨氣壓、間隙距離、脈沖上升時(shí)間的變化趨勢(shì)。以三結(jié)合點(diǎn)處場(chǎng)致電子發(fā)射和二次電子崩理論為基礎(chǔ)，描述了油中絕緣材料沿面閃絡(luò)的發(fā)展過程。
　　實(shí)驗(yàn)研究了在直流電壓、微秒脈沖、不同上升時(shí)間的納秒脈沖作用下，有機(jī)玻璃和尼龍?jiān)诘獨(dú)饨橘|(zhì)中沿面閃絡(luò)電壓/場(chǎng)強(qiáng)隨氮?dú)鈿鈮?、閃絡(luò)距離等參數(shù)的變化規(guī)律以及在十二烷基苯中沿面閃絡(luò)電壓/場(chǎng)強(qiáng)隨閃絡(luò)距離等參數(shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：當(dāng)氣壓較小時(shí)，隨氣壓的增大，閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)增長較快，而當(dāng)

4、氣壓較高時(shí)（大于3個(gè)大氣壓），隨氣壓的增長，閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)的增加變緩，趨于飽和。同時(shí)，在較小間距（小于5mm）下，增大氣壓的方式對(duì)于絕緣能力的提高很有限，而間隙距離較大時(shí)，增大氣壓可以作為絕緣能力提高的有效途徑。在相同的氣壓下，有機(jī)玻璃和尼龍?jiān)诳烀}沖下的閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)比在直流下的要大很多，但隨著氣壓和間隙距離的增大，快脈沖下的閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)和直流下的閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)的差異呈下降趨勢(shì)。沿面閃絡(luò)電壓隨著閃絡(luò)距離的增加而提高，但隨著絕緣距離的增加，閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)明顯降低。脈