交直流复合电压下空气间隙击穿特性实验研究

摘要

中国直流产业经过了几十年的发展，形成了全球最大的直流输电体系。直流输电换流阀作为直流输电系统中的重要组成部分，随着直流输电电压等级的不断提高，换流阀内部的金具、屏蔽罩和绝缘子等部件所承受的交、直流复合电压和各种谐波的水平也越来越高，并且可能由于场强值过大而发生放电或者闪络。为实现复合电压下换流阀内部的绝缘优化设计，本文对复合电压下的空气间隙击穿特性进行了研究。
　　本文采用棒板电极作为高压实验电极，设计了交直流串、并联复合加压实验电路，通过仿真和实验对比了二者之间的特点，并最终选取了交直流并联复合加压电路搭建了交直流复合加压实验平台，基于交直流并联复合加压实验平台分别研究了正、负极性直流与交流电压复合时的击穿特性。
　　采用并联复合电压加在棒电极上的接线方式，研究了负极性直流与交流复合电压在不同交直流分量下，不同间隙距离和不同棒电极半径下的击穿电压。实验结果表明:在定直升交的升压方式下，交直流复合击穿电压随着负极性直流分量的增大，先增大后减小。不同交直流分量配比下复合电压的击穿可以分为正峰值击穿和负峰值击穿两种情况。
　　采用并联复合电压加在板电极上的接线方式，研究了正极性直流与交流复合电压在不同交直流分量下，不同间隙距离和不同棒电极半径下的击穿电压。实验结果表明:在定直升交的升压方式下，交直流复合击穿电压随着负极性直流分量的增大，交直流复合击穿电压随着直流分量的增大，先保持不变然后增加最后减小。不同交直流分量下复合电压的击穿可以分为有正极性放电脉冲影响的击穿和无放电脉冲影响的击穿，且有正极性放电脉冲影响时的击穿电压更低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 单一电压类型下的空气间隙击穿特性

1．2．1 复合电压放电研究

1．3 本文主要工作内容

第2章 交直流复合电压实验平台设计

2．1 棒板电极结构设计

2．1．1 棒板电极及支撑架的设计

2．1．2 棒板电极的等效电路模型’

2．2 交直流串、并联复合电压实验电路比较

2．2．1 交直流串、并联复合加压电路

2．2．2 交直流复合加压电路仿真

2．2．3 交直流复合加压电路初步实验

2．2．4 交直流复合加压电路选择

2．3 交直流并联复合加压实验平台搭建

2．3．1 交直流复合加压实验设备及参数

2．3．2 数据采集设备屏蔽罩的设计

2．4 本章小结

第3章 负极性直流与交流复合电压击穿特性研究

3．1 实验方法

3．2 交直流复合电压升压方式

3．3 交直流单一电压下的击穿电压

3．4 不同交直流电压分量下的空气间隙击穿电压

3．5 不同电极尺寸下的空气间隙击穿电压

3．6 负极性直流与交流电压复合击穿机理分析

3．7 正、负极性电压下电场仿真

3．8 本章小结

第4章 正直流与交流复合电压击穿特性研究

4．1 板接负极性与棒接正极性电压下电场对比

4．2 交直复合电压升压方式

4．3 不同交直流电压分量下的空气间隙击穿电压

4．4 不同电极尺寸下的空气间隙击穿电压

4．5 正极性直流与交流电压复合击穿机理分析

4．6 不同空间电荷密度影响下的电场仿真

4．7 正负极性直流与交流电压复合击穿特性的对比

4．8 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢