论文部分内容阅读
我国特高压交直流输电技术及智能电网飞跃发展,输变电系统在运行中需预防过电压带来的危害,以保证电网的运行安全性、可靠性。氧化锌避雷器作为输变电工程预防电网过电压的核心电气设备,服役过程中承受过电压冲击及工作电压作用,在一定程度上存在老化劣化现象,这直接制约输变电系统的安全高效运行。基于此,本文提出“氧化锌避雷器的老化机理与状态评价研究”的课题。本文依托高电压与绝缘理论,开展氧化锌避雷器的电场仿真研究,探求氧化锌避雷器在服役状态下电压梯度及电场分布规律;构建老化试验平台,开展一系列热老化、电晕老化及冲击老化试验,探究压敏电阻的压敏特性及击穿特性、硅橡胶的击穿特性与老化的关联规律,获得氧化锌压敏电阻及硅橡胶的老化机理;开展压敏电阻极化/去极化电流试验研究,获得极化/去极化电荷差同非线性系数及老化程度的关系,找出一种基于时域介电特性的氧化锌避雷器运行状态无损评价方法。依托理论研究与数据解析,获得相关规律如下:(1)氧化锌避雷器整体电压均匀分布且电势纵向相近,伞裙中心电势最高且横向由中心向外递减,大—中—小伞裙间纵向电势差依次递增。(2)随着电压等级及老化次数的增加,探究出压敏电阻在雷电冲击条件下的压敏电压、击穿电压及非线性系数变化率最大,直流次之,交流最小。(3)随着电晕老化及热老化程度的增加,硅橡胶击穿电压均下降,其中雷电冲击电晕破坏性最强,击穿电压变化率最大,交流电晕次之,直流电晕最小;通过对比试验得出,纳米改性方法显著提升硅橡胶的耐高温、耐电晕及抗老化特性。(4)老化程度加剧时,压敏电阻极化/去极化电流曲线整体上移,肖特基势垒高度发生剧变,找出了表征压敏电阻宏观电气参量与微观特征量相关联的函数关系?eff(28)A1*ln(7)A2*(7)ipol-idep(8)。(5)依托压敏电阻极化/去极化电荷差与非线性系数、老化程度的关联规律,建立了基于QPDC(7)Y(8)(28)E1*ln(7)E2(10)E3*Y2-E4*Y3(10)E5(8)的极化/去极化电荷差与平均服役寿命函数关系,可依据极化/去极化电荷差无损评价氧化锌避雷器的服役状态。本文通过理论与试验综合研究,探究出的基于极化/去极化电荷差的压敏电阻平均服役寿命评估函数,为指导氧化锌避雷器服役状态的无损评价提供理论支撑与实践依据。