预直流短路击穿测试系统的设计和实验研究

摘要

随着电力行业的发展，直流输电开始被人们广泛研究，作为关键技术之一的聚合物直流电缆因其具有线路损耗小、无功功率和线路成本低、电力连接方便以及运行中易控制和调节等优点而被广泛应用。但聚合物直流电缆在输电过程中发生断电或极性反转时，内部积累的空间电荷将产生场强引起绝缘介质局部场强的瞬时增加，导致介质击穿。因此，对于聚合物绝缘内部空间电荷产生的电场进行研究成为必须。
　　本文设计了一套由直流高压电源和高压转换开关组成的预直流短路击穿测试系统，用以研究聚合物绝缘内空间电荷的击穿特性。在该系统中，直流高压源用以产生测试过程中所需的直流高压，主要分为整流滤波、DC-DC调节、逆变升压、倍压整流等环节，通过仿真软件对电路各部分进行验证后进行实物搭建。高压转换开关部分用以完成测试的预压和短路过程，采用单片机控制步进电机实现，避免了测试过程中的带电短路，解决了预直流短路击穿测试对直流高压源的损害问题，同时，机械控制代替人工操作，保证了人身安全。
　　通过测试结果可知，纯交联聚乙烯试样的直流击穿场强为235.4kV/mm、预直流短路击穿场强为153.2kV/mm，含有半导电层的预直流短路击穿场强为181.2kV/mm，含有半导电层和非线性层的预直流短路击穿场强为184.7kV/mm。测试结果说明了聚合物试样的预直流短路击穿场强比直流击穿场强低很多，而屏障层在一定程度上可有效提高聚合物绝缘的预直流短路击穿场强。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景、目的及意义

1．2 预直流短路击穿的研究现状

1．2．1 预直流短路击穿的相关概念

1．2．2 国内外研究现状

1．3 课题来源及主要研究内容

第2章 预直流短路击穿测试系统的设计

2．1 直流高压源的设计

2．1．1 直流高压源的整体设计

2．1．2 整流电路设计

2．1．3 斩波电路设计

2．1．4 逆变电路设计

2．1．5 倍压电路设计

2．1．6 控制电路设计

2．1．7 直流高压源的制作

2．2 高压转换开关的设计

2．2．1 高压转换开关的组成

2．2．2 高压转换开关的控制系统概述

2．2．3 高压转换开关的硬件设计

2．2．4 高压转换开关的软件实现

2．3 预直流短路击穿测试系统的搭建

2．4 本章小结

第3章 多层复合绝缘的预直流短路击穿测试

3．1 非线性屏障层材料的制备与性能测试

3．1．1 非线性屏障层的制备

3．1．2 非线性屏蔽层的伏安特性测试

3．2 多层复合绝缘结构试样的制备

3．2．1 主绝缘层的制备

3．2．2 含有屏障层的多层复合绝缘结构试样的制备

3．2．3 试样的筛选

3．3 预直流短路击穿测试介绍

3．3．1 直流击穿测试方法

3．3．2 预直流短路击穿测试方法

3．4 预直流短路击穿测试结果与分析

3．5 验证性实验

3．6 后续建议

3．7 本章小结

结论

参考文献

致谢