直流電場下油紙絕緣系統中油中電場測量

《直流電場下油紙絕緣系統中油中電場測量》是依託清華大學，由王鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：直流電場下油紙絕緣系統中油中電場測量
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：王鵬
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

油紙絕緣在交直流輸電設備主絕緣中有廣泛套用，與交流絕緣系統相比，直流系統中空間電荷對系統絕緣性能的影響更為顯著；通過實際測量獲得電場和空間電荷分布是直流電場下絕緣系統設計中必須考慮的關鍵問題之一。Kerr效應電場測量方法不會改變待測區域電場分布，能夠實現對電場的帶電測量。但將其用於測量複雜絕緣系統中的電場分布時，現有測量方案需要專門操作機構移動光測量系統，對空間各點進行分別測量，然後計算得出結果，測量誤差大。本項目通過設計雷射測量陣列，能在無需藉助操作機構的情況下，利用Kerr效應測量直流電場下油紙絕緣系統中油中的電場分布；該方法將光測量陣列中的光電二極體引入高速數據採集系統，結合所建立的光強與電場矢量關係的數學模型，採用數位訊號處理器實現對電場變換的實時處理，並結合電場數值計算，得出待測區域中空間電荷的真實分布。得到複雜絕緣系統中空間電荷分布，對直流設備中絕緣結構的設計具有重要

結題摘要

本項目基於kerr效應實現了對兩種絕緣介質內部及表面電場分布的線上測量。對kerr常數較小的變壓器油，本項目基於交流調製方法實現了對電極空間直流電場分布的實時測量，並用雷射二極體陣列實現了對空間多點電場的同時測量。對於光電二極體輸出信號的檢測，實現了兩種方式，一種基於商用單路鎖相放大器實現，另一種是採用試製的AD採集系統，結合相位差校正算法實現。此外，針對雷射二極體陣列，還基於鎖相放大器晶片和24位ADC設計了多通道光信號測量系統。通過對不同電極空間及加入紙板後油道中電場的線上測量，計算分析了油中和油紙界面空間電荷的產生和傳播機制；並對油絕緣介質的電導特性及離子遷移率等微觀參數嘗試進行了測量。對kerr常數較大的碳酸丙烯酯，對平行於電場方向的絕緣子表面電場分布進行了測量。通過對絕緣子沿面閃絡發展不同階段（閃絡前、臨近閃絡、閃絡後）表面電場的線上測量，發現時間越臨近沿面閃絡，受擾動條紋的位移量越大，即電場畸變程度越嚴重。這個發現首次從實驗上證實了“絕緣子表面電荷積聚及表面電場畸變，導致沿面閃絡”理論。