双层非线性介质界面极化特性研究

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1、工程硕士学位论文双层非线性介质界面极化特性研究陈泰源哈尔滨理工大学2018年6月国内图书分类号：TM721.1工程硕士学位论文双层非线性介质界面极化特性研究硕士研究生：陈泰源导师：李忠华申请学位级别：工程硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TM721.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStudyonInterfacialPolarizationCharact

2、eristicsofDoubleLayerNonlinearDielectricsCandidate：CHENTaiyuanSupervisor：LIZhonghuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringDateofOralExamination：June,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明

3、本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《双层非线性电介质界面极化特性研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《双层非线性电介质界面极化特性研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工

4、大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密√。(请在以上相应方框内打√)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日双层非线性电介质界面极化特性研究摘要非线性绝缘材料因其具有自行均化电场的特性被广泛应用于电缆终端以及电机定子绕组绝缘等方面，

5、随着非线性绝缘材料被愈加广泛的开发和利用，电力系统涌现了一些由双层或多层非线性绝缘介质构成的复合绝缘结构，例如电机端部绝缘及电缆终端等。但这种由不同属性绝缘材料构成的双层复合绝缘结构将会产生界面夹层极化现象。因此探明非线性电介质的界面夹层极化特性，可为绝缘结构的设计提供必备的理论基础。因此，探明双层非线性绝缘电介质界面极化的暂态及稳态特性具有及其重大的理论意义和工程意义。在现有的绝缘介质极化理论中，将单层线性绝缘介质用一个由线性电容和电导并联而成电路来等效，此等效电路模型没有考虑单层介质的松弛极化行为，与实际

6、情况不符。因此本文提出的等效电路模型，在现有理论中的等效电路基础上增加了由非线性电容和非线性电导串联而成的松弛极化支路，将原有的线性电容和线性电导转换为非线性元件，从而建立起由非线性元器件构成的三条支路并联而成等效电路。等效电路中各个非线性等效电容、等效电导均通过压控多项式的形式进行数学描述，再根据电流连续性原理、回路电压定律以及非线性元件的函数形式通过Matlab/Simulink构建了仿真模型。然后，分别在不同频率、不同幅值的三角波及梯形波的激励电压下，应用信号发生器和线性高压放大器、前置放大器、电阻分压

7、器、电极箱、采样电阻以及示波器搭建测试系统，通过实验的手段得到总响应电流波形及数据，再与仿真计算得到的总电流波形及数据进行对比，结果显示两者相差不大，以此来证明本文提出的等效电路模型的正确性。最后，通过已验证的等效电路模型，构建双层非线性介质的仿真电路模型，仿真电路模型中各参数的确定以0.2mm厚的聚乙烯试样为依据，分别在几种不同幅值的阶跃电压下探究场强对界面极化的影响，结果表明外施电压幅值越高，界面极化建立过程越慢，退极化过程越慢。改变上层松弛支路CS1与GS1的比值及下层松弛支路CS2与GS2的比值来探究

8、不同材料属性对于界面极化的影响，结果表明当上下层松弛支路CS与GS的比值接近时，即由两种极化时间接近的单层介质构成的双层结构的极化与退极化时间更短。最后通过实验进行了验证。-I-关键词非线性电介质；松弛极化支路；双层非线性结构；界面极化特性-II-StudyonInterfacialPolarizationCharacteristicsofDouble-LayerNonlinearDielectri