硅橡胶表面直流电弧特性及其影响因素研究

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1、硅橡胶表面直流电弧特性及其影响因素研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：孙晓锋导师姓名：胡建林副教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年五月StudyonDCarccharacteristicsanditsinfluencefactorsonsiliconerubbersurfaceAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofElectricalEngineeringBySunXiaofengSupervi

2、sedbyAssociateProfHuJianlinSpecialty:ElectricalEngineeringCollegeofElectricalEngineeringofChongqingUniversity，Chongqing，ChinaMay2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要复合绝缘子的污闪具有偶然性和突发性，同时它本身具有的憎水性以及憎水性的自恢复能力，复合绝缘子的污秽闪络特性及机理尚未达成共识。为了研究硅橡胶表面电弧特性，本文对高压直流电场下硅橡胶表面水滴的动态行为、局部电弧的起始和发展过程以及局部电弧的伏安特性以及影响因素进行了试验研究。取得的主要研究成

3、果如下：硅橡胶表面分离的水滴在直流电场下会产生变形、拉长和振动现象，建立了水滴运动的动力学模型，对水滴变形过程中的受力进行了分析，结果表明，水滴的变形是直流电场强度、水滴大小、水电导率和表面张力等因素共同作用的结果。不同憎水性等级硅橡胶表面水滴稳定状态有所不同，憎水性越强，水滴变形程度越小。硅橡胶板表面分布有离散水珠时，电弧放电过程分为三个阶段：水滴的运动、产生局部电弧和电弧发展至闪络。硅橡胶表面有分离水珠时的电场仿真结果表明，局部电弧起始的原因是分离水滴的在直流高压电场下有变形拉长的现象，导致了电场的严重畸变，起始的条件是场强和电场畸变均大于临界值，电弧发展的原因是电弧根部的电

4、击穿而非热击穿。研究了憎水性等级、气压和水电导率对电弧起始和发展的影响，结果表明，憎水性越弱，气压越低，水电导率越高，电弧起始电压越低，电弧容易产生和闪络。低气压下，电弧会有飘弧现象，气压越低，飘弧越严重。电弧总是在场强最大的位置起始，它总是会沿着憎水性最薄弱的位置发展，低气压和高水滴电导率也会产生推动的作用。利用三电极法，通过固定水滴和水带的污秽湿润方式测量了硅橡胶表面电弧的伏安特性，根据弧压最小值原理提出其表面电弧伏安特性是定义在电弧电压达到当前条件下的最小值时，此时电弧处于在当前条件下的相对稳定状态，通过非线性拟合得到电弧的伏安特性常数A和n的值，其中常数A值在35~65之

5、间，n值在0.4~0.6之间。最后分析了硅橡胶表面的憎水性、电弧极性和气压等因素对伏安特性的影响。关键词：硅橡胶，污秽放电，直流，电弧发展，伏安特性I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTCompositeinsulatorpollutionflashoveralwayshappensaccidentlyandsuddenlyandcompositeinsulatorsitselfhavehydrophobicrecoveryability,thereforethereisnoagreementreachedforcompositeinsulatorflashovercha

6、racteristicsandmechanism.InordertostudythearccharacteristicsonthesiliconerubbersurfaceunderDChighvoltage,thedynamicbehaviorofthedropletsonthesiliconerubbersurface,startinganddevelopmentprocessofpartialarcandvolt-amperecharacteristicsareresearched.Themainresearchresultsareasfollows:Waterdrople

7、tsonsiliconerubbersurfaceinthedirectcurrentfieldwillproducedeformation,stretchandvibrationphenomenon.Dynamicmodelofwatermovementisestablishedandforceanalysisiscarriedoutintheprocessofwaterdropletsdeformation.Theresultsshowthatthedeformationof