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電力技術中液氮高電壓絕緣特性研究論文

來源:愛文章網 日期:2019-11-15 11:35:02 分類:論文 閱讀:

  1實驗裝置及實驗方法

  1.1實驗裝置及電極設計

  實驗裝置的容器采用非金屬材質,筒體具有保溫功能;不同形狀的電極可以固定在上下電極桿上;下電極桿固定不動,上電極桿可以上下移動,通過容器上方的標尺和聯動桿可以精確地調節電極距離;容器上蓋板上有增壓閥、泄壓閥、安全閥和壓力表,在確保安全的前提下可以調整容器內氣體的壓力,壓力調節范圍(1—5)×105Pa。根據相關行業標準,包括4對紫銅球電極,分別為50mm、100mm、125mm和150mm;不銹鋼柱-柱電極1對,Ф75mm-R3修圓和Ф25mm-R3修圓;不銹鋼針-板電極1對,針電極18度圓錐、板電極Ф300mm-R5修圓。

  1.2實驗方法

  實驗過程中嚴格按照高電壓實驗規范和步驟進行。有關氮氣的絕緣特性實驗按以下方法進行:

  (1)首先選用合適的電極,并把電極固定在上下電極桿上;

  (2)裝配并密封容器;

  (3)容器液氮注入;

  (4)接線:下電極與高壓發生器的輸出端連接,上電極接地;

  (5)調節并固定電極間距和液體壓力;

  (6)通過高壓測試系統進行實驗測試,高壓恒定并持續1分鐘,每個電壓值重復測試3次,取平均值。

  2實驗結果及分析

  利用實驗室的200kV高壓試驗系統及以上實驗裝置,系統的研究了電極間距、氣體壓力、電極形狀等對液氮絕緣特性進了系統的實驗研究,主要結果如下:

  2.1電極間距對氮氣擊穿特性的影響規律

  首先利用上述柱-柱電極一對并固定電極間距為1mm,測試1分鐘工頻耐壓,3次擊穿電壓的平均值為16.7kV。然后逐漸增大電極間距,重復測試,獲得實驗結果。可見,隨著電極間隙的增加,擊穿電壓不斷提高;但是由于電極間隙的不斷增大,電場均勻性逐漸變差,液氮的氮氣擊穿電壓并非線性增加,而是單位擊穿電壓逐漸變小。實驗結果說明,電極間距的大小對室溫常壓氮氣的擊穿電壓影響顯著,距離越大擊穿電壓越高。

  2.2壓力對氮氣擊穿性能的影響規律

  50mm的球電極的間距固定位2mm,逐漸增加液氮的壓力,液氮的擊穿強度隨壓力的變化規律。可見,在電極距離固定不變的情況下,隨著液體壓力的增加,液氮的擊穿強度呈近似線性增加。給出了150mm紫銅球電極的間距固定位2mm情況下,液氮擊穿電壓隨液體壓力的變化情況。其結果及隨液體壓力的變化規律與50mm球電極的類似。以上實驗結果說明,氣體壓力對室溫氮氣的擊穿電壓影響明顯,擊穿電壓隨氣體壓力線性增加。

  2.3電極形狀對氮氣擊穿性能的影響規律

  給出了柱-柱電極與針-板電極情況下常壓液氮的擊穿電壓隨電極間隙的實驗變化曲線。由圖可以看出:在電極間隙相同的情況下,柱-柱電極的擊穿電壓較針-板電極高很多;柱-柱電極的擊穿電壓隨電極間隙的增大近似直線變高;針-板電極的擊穿電壓在電極間隙增加到一定值后,提高的非常緩慢。出了柱-柱電極與針-板電極情況下常壓液氮的擊穿電場強度(kV/mm)隨電極間隙的實驗變化曲線。由圖可以等到如下結論:在電極間隙長度相同的情況下,柱-柱電極的擊穿電場強度比針-板電極高很多;柱-柱電極的擊穿電場強度隨電極間隙的增大近似直線降低;針-板電極的擊穿電場強度在電極間隙增加到一定值后,下降得非常緩慢。以上實驗結果說明:電極形狀對室液氮的擊穿電壓影響顯著,電極間隙的電場越均勻,擊穿電壓越高;電極距離的增大引發電極間隙電場均勻性變差的,單位長度的耐壓強度隨長度的增加而降低;液體壓力的增高,不同電極的耐壓能力都有不同程度的改善。

  3結論

  液氮廣泛用作超導電力裝置制冷劑的同時,還肩負著高電壓絕緣介質的作用。本文通過實驗系統研究了液氮的高電壓擊穿特性及影響因素,給出了液體擊穿電壓隨電極間隙長度的變化規律;液體壓力對氮氣擊穿特性的影響及變化規律;電極形狀以及電場均勻性對氮氣擊穿電壓的影響規律等。

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