快脈沖下液體介質(zhì)擊穿實(shí)驗(yàn)裝置及擊穿特性研究.pdf

1、高功率快脈沖技術(shù)在核物理技術(shù)、電子束、加速器、激光、HPM現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。高功率超寬帶脈沖的產(chǎn)生、變換及傳輸中大量使用液體絕緣介質(zhì)，其性能的好壞是高功率系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行的重要影響因素之一。研究并確定快脈沖下液體絕緣介質(zhì)的擊穿特性，對(duì)于開(kāi)發(fā)緊湊型脈沖功率系統(tǒng)具有重要意義。但目前對(duì)ns級(jí)以及更快脈沖下液體介質(zhì)絕緣特性的研究尚缺乏充足的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，無(wú)法依據(jù)現(xiàn)有資料構(gòu)建該時(shí)間量級(jí)下液體介質(zhì)擊穿的理論框架，且其擊穿電壓的確定尚無(wú)公認(rèn)

2、的計(jì)算公式。為此本文在輸出電壓約200kV、重復(fù)頻率達(dá)2kHz的全固態(tài)SM-3NS脈沖源上設(shè)計(jì)了擊穿實(shí)驗(yàn)裝置，并以快脈沖液體絕緣介質(zhì)擊穿特性為目標(biāo)，主要研究了： (1)半球電極半徑對(duì)變壓器油擊穿電壓的影響； (2)直流、單個(gè)脈沖及重復(fù)頻率下三種典型液體絕緣介質(zhì)(變壓器油、十二烷基苯、蓖麻油)的擊穿特性； (3) 不同電極間距下蓖麻油的擊穿特性； (4) 脈沖作用時(shí)間對(duì)變壓器油擊穿場(chǎng)強(qiáng)的影響。

3、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析，本文的主要結(jié)論有： (1)設(shè)計(jì)的液體介質(zhì)擊穿模型及其測(cè)量系統(tǒng)滿足實(shí)驗(yàn)要求，且分析得出了電極模型的靜電場(chǎng)及峰值場(chǎng)強(qiáng)的估算公式； (2) 電極半徑大小對(duì)擊穿有影響，隨著半球形電極半徑的增大，擊穿電壓不斷提高，但提高擊穿電壓的作用在減小； (3) 變壓器油、十二烷基苯和蓖麻油的快脈沖擊穿場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直流，擊穿場(chǎng)強(qiáng)從高到低的順序依次為蓖麻油、變壓器油、十二烷基苯，而直流電壓下則相反。低重復(fù)頻

4、率范圍內(nèi)擊穿強(qiáng)度隨頻率的變化較明顯，高重復(fù)頻率區(qū)，擊穿強(qiáng)度隨重復(fù)頻率變化很小。與單個(gè)脈沖相比，重復(fù)脈沖串作用下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)明顯減??； (4) 脈沖作用時(shí)間短，擊穿場(chǎng)強(qiáng)高但時(shí)延短，脈沖作用時(shí)間長(zhǎng)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低 但時(shí)延長(zhǎng)； (5) 對(duì)幾個(gè)納秒快脈沖作用下液體絕緣介質(zhì)擊穿特性公式進(jìn)行 了校正，得出了有效時(shí)間指數(shù)為1/3，有效面積項(xiàng)的冪指數(shù)為0.11，反映蓖麻油、變壓器油和十二烷基苯擊穿特性的常數(shù)分別為0.549、0.457和0