电力技术中液氮高电压绝缘特性研究论文

　　1实验装置及实验方法
　　11实验装置及电极设计
　　实验装置的容器采用非金属材质，筒体具有保温功能；不同形状的电极可以固定在上下电极杆上；下电极杆固定不动，上电极杆可以上下移动，通过容器上方的标尺和联动杆可以精确地调节电极距离；容器上盖板上有增压阀、泄压阀、安全阀和压力表，在确保安全的前提下可以调整容器内气体的压力，压力调节范围（15）105Pa。根据相关行业标准，包括4对紫铜球电极，分别为50mm、100mm、125mm和150mm；不锈钢柱柱电极1对，75mm3修圆和25mm3修圆；不锈钢针板电极1对，针电极18度圆锥、板电极300mm5修圆。
　　12实验方法
　　实验过程中严格按照高电压实验规范和步骤进行。有关氮气的绝缘特性实验按以下方法进行：
　　（1）首先选用合适的电极，并把电极固定在上下电极杆上；
　　（2）装配并密封容器；
　　（3）容器液氮注入；
　　（4）接线：下电极与高压发生器的输出端连接，上电极接地；
　　（5）调节并固定电极间距和液体压力；
　　（6）通过高压测试系统进行实验测试，高压恒定并持续1分钟，每个电压值重复测试3次，取平均值。
　　2实验结果及分析
　　利用实验室的200kV高压试验系统及以上实验装置，系统的研究了电极间距、气体压力、电极形状等对液氮绝缘特性进了系统的实验研究，主要结果如下：
　　21电极间距对氮气击穿特性的影响规律
　　首先利用上述柱柱电极一对并固定电极间距为1mm，测试1分钟工频耐压，3次击穿电压的平均值为167kV。然后逐渐增大电极间距，重复测试，获得实验结果。可见，随着电极间隙的增加，击穿电压不断提高；但是由于电极间隙的不断增大，电场均匀性逐渐变差，液氮的氮气击穿电压并非线性增加，而是单位击穿电压逐渐变小。实验结果说明，电极间距的大小对室温常压氮气的击穿电压影响显著，距离越大击穿电压越高。
　　22压力对氮气击穿性能的影响规律
　　50mm的球电极的间距固定位2mm，逐渐增加液氮的压力，液氮的击穿强度随压力的变化规律。可见，在电极距离固定不变的情况下，随着液体压力的增加，液氮的击穿强度呈近似线性增加。给出了150mm紫铜球电极的间距固定位2mm情况下，液氮击穿电压随液体压力的变化情况。其结果及随液体压力的变化规律与50mm球电极的类似。以上实验结果说明，气体压力对室温氮气的击穿电压影响明显，击穿电压随气体压力线性增加。
　　23电极形状对氮气击穿性能的影响规律
　　给出了柱柱电极与针板电极情况下常压液氮的击穿电压随电极间隙的实验变化曲线。由图可以看出：在电极间隙相同的情况下，柱柱电极的击穿电压较针板电极高很多；柱柱电极的击穿电压随电极间隙的增大近似直线变高；针板电极的击穿电压在电极间隙增加到一定值后，提高的非常缓慢。出了柱柱电极与针板电极情况下常压液氮的击穿电场强度（kVmm）随电极间隙的实验变化曲线。由图可以等到如下结论：在电极间隙长度相同的情况下，柱柱电极的击穿电场强度比针板电极高很多；柱柱电极的击穿电场强度随电极间隙的增大近似直线降低；针板电极的击穿电场强度在电极间隙增加到一定值后，下降得非常缓慢。以上实验结果说明：电极形状对室液氮的击穿电压影响显著，电极间隙的电场越均匀，击穿电压越高；电极距离的增大引发电极间隙电场均匀性变差的，单位长度的耐压强度随长度的增加而降低；液体压力的增高，不同电极的耐压能力都有不同程度的改善。
　　3结论
　　液氮广泛用作超导电力装置制冷剂的同时，还肩负着高电压绝缘介质的作用。本文通过实验系统研究了液氮的高电压击穿特性及影响因素，给出了液体击穿电压随电极间隙长度的变化规律；液体压力对氮气击穿特性的影响及变化规律；电极形状以及电场均匀性对氮气击穿电压的影响规律等。