基于电声脉冲法的油纸绝缘介质直流空间电荷的特征量提取及分析.pdfVIP

中国科学: 技术科学 2011 年 第41 卷 第5 期: 628 ~ 637 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 基于电声脉冲法的油纸绝缘介质直流空间 电荷的特征量提取及分析 ①②* ② ③ ② 唐超 , 廖瑞金 , CHEN George , 杨丽君 ① 西南大学工程技术学院, 重庆 400715; ② 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室, 重庆 400044; ③ School of Electronics and Computer Science, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK * E-mail: tangchao_1981@163.com 收稿日期: 2010-09-03; 接受日期: 2010-12-13 国家重点基础研究发展计划 (“973”计划) (批准号: 2009CB724505~1)、西南大学博士基金(批准号: SWU110038)和西南大学中央高校基本 科研业务费专项资金(批准号: XDJK2010C020) 资助项目 摘要 油纸混合绝缘介质作为许多关键直流输电设备的主要绝缘材料, 其空间电荷特性既 关键词 影响材料的介电强度, 又关系着直流输电设备运行稳定性和可靠性. 目前国内外针对油纸绝缘 油纸绝缘 介质空间电荷特性的研究尚处在对测试结果的客观描述及现象解释阶段, 如何通过数据挖掘 空间电荷 直流 进行测试结果的特征量提取, 进而更加深入地探究油纸介质直流空间电荷特性, 迫切需要研 特征量提取 究. 本文基于大量前期测试数据, 进行油纸介质空间电荷特性的数据挖掘, 提取特征参量, 对 比分析了不同情况下油纸介质内部注入空间电荷总量、视在电荷迁移率等重要特征参数的变化 规律. 基于等温衰减电流法建立了油纸绝缘介质空间电荷的去极化特性与其内部陷阱分布之 间的关系, 实现了经由空间电荷的消散特性来近似计算介质内部陷阱深度信息. 并且首次得到 了油纸介质直流空间电荷的指数注入(消散)公式, 指明了公式中相关参数的物理意义, 为实现 对油纸介质内部空间电荷特性的预测和模拟奠定了基础. 近年来高压直流输电网络的飞速发展不断在提 目前国际上已经普遍认可, 由于空间电荷对电 升着对直流电力设备运行安全的要求. 油纸混合绝 场的这种畸变作用, 空间电荷对绝缘材料的电导、击 缘介质作为许多关键直流输电设备的主要绝缘材料, 穿破坏、老化等各方面性能都有明显的影响[1]. 其空间电荷特性既影响材料的介电强度, 又关系着 Tanaka, Takada 等学者[2~6]从20 世纪70 年代起就致力 直流输电设备运行稳定性和可靠性. 因此, 油纸绝缘 于空间电荷行为的研究. Mazzanti, Montanari 等人[7~9] 介质空间电荷特性的研究对提高绝缘材料的物理化 对不同聚乙烯材料进行了空间电荷特性探索, 并对 学性能及其电气性能, 提高直流输电设备运行可靠 空间电荷的阈值场强, 电荷视在迁移率特征量进行 性, 保证整个直流输电网络安全运行都有着十分重 了深度挖掘. 国内西安交通大学的屠德民和张冶文 要的意义.