聚乙烯类绝缘复合材料击穿与电树特性实验及仿真研究

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1、工学硕士学位论文聚乙烯类绝缘复合材料击穿与电树特性实验及仿真研究万晗晖哈尔滨理工大学2018年6月国内图书分类号：TNTM215.1工学硕士学位论文聚乙烯类绝缘复合材料击穿与电树特性实验及仿真研究硕士研究生：万晗晖导师：王暄申请学位级别：工学硕士学科、专业：高电压与绝缘技术所在单位：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:TNTM215.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringBreakdownandElectricalTreeC

2、haracteristicsExperimentandSimulationofPolyethyleneInsulationCompositesCandidate：WanHanhuiSupervisor：WangXuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringDateofOralExamination：June,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology聚乙烯类绝缘复

3、合材料击穿与电树特性实验及仿真研究摘要随着聚乙烯电缆在电力系统中的广泛应用，预防电缆的击穿失效在电力传输的稳定中扮演的角色也越来越重要，而电树枝是绝缘击穿失效前常见的电老化现象。因此研究绝缘材料击穿与电树有着现实而重要的意义。本文结合国内外研究现状，对聚乙烯类绝缘复合材料击穿与电树特性展开实验和仿真研究。本文以聚乙烯为基体，加入线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯不同组份共混，测量绝缘复合材料的击穿场强，利用威布尔分布对场强数据拟合和分析得到击穿场强最优的组份。本文对电树试样采用不同升压电压方式，观察试样起树电压和不同电压下电树形态和电

4、树生长速度，分析解释不同形态电树形成原因以及电树生长变化规律，并利用FDTG模型计算不同针板间距下电树前端局部场强并结合实验现象进行分析。本文利用MATLAB软件实现电树生长的WZ模型仿真并计算电树分形维数，讨论改变模型的生长系数、阈值电压和电树内电场参数对电树生长形状和分形维数影响，发现在适当的参数下WZ模型能够对实际电树形态仿真。本文运用皮尔逊和斯皮尔曼相关性分析方法，计算绝缘复合材料的击穿场强与电树起树电压之间相关性，电树分形维数与WZ模型参数的相关性，而后根据相关性评价标准得到相应结论。关键词击穿；电树枝；相关性分析；WZ模型-I

5、-BreakdownandElectricalTreeCharacteristicsExperimentandSimulationofPolyethyleneInsulationCompositesAbstractWiththewideapplicationofpolyethylenecablesinpowersystems,itispreventingthebreakdownofcablesthatplaysanmoreandmoreimportantroleinthestabilityofpowertransmission.Howev

6、er,electricaltreeisacommonphenomenoninelectricalagingbeforethebreakdownofinsulation.Therefore,itispracticalandimportanttostudythebreakdownofinsulationmaterialsandtheelectricaltree.Inthispaper,combiningwiththedomesticandabroadresearches,ourresearchtestedandsimulatedthebrea

7、kdownandelectricalcharacteristicsofpolythene-basedinsulatingcomposites.Inthisresearch,polyethylenewasusedasthematrix,blendingwithlinearlow-densitypolyethylene,high-densitypolyethyleneandpolypropylenerespectivelytomeasurethebreakdownfieldstrengthoftheinsulatingcomposites.T

8、heWeibulldistribution,whichwasusedtofitandanalyzethefieldstrengthdata,wasappliedforfindingthebes