极不均匀场中振荡型雷电冲击电压下变压器油击穿特性研究.docx

极不均匀场中振荡型雷电冲击电压下变压器油击穿特性研究
摘要
本文对极不均匀场中振荡型雷电冲击电压下变压器油击穿特性进行了研究，通过实验得出了在该场景下油泡击穿的规律，并对其进行了分析。结果表明，在振荡型雷电冲击电压下，油泡外表面的电荷受到较大影响，会引发强烈的击穿现象。对于工程应用来说，需要加强对变压器油的绝缘强度测试及维护，以确保设备的正常运行。
关键字：极不均匀场，振荡型雷电冲击电压，变压器油，油击穿特性
Abstract
Thispaperstudiesthebreakdowncharacteristicsoftransformeroilunderoscillatinglightningimpulsevoltageinextremelynon-uniformfields.Throughexperiments,thelawofoilbubblebreakdowninthisscenariowasobtainedandanalyzed.Theresultsshowthatundertheoscillatinglightningimpulsevoltage,thechargeontheoutersurfaceoftheoilbubbleisgreatlyaffected,whichcancausestrongbreakdownphenomenon.Forengineeringapplication,itisnecessarytostrengthentheinsulationstrengthtestingandmaintenanceoftransformeroiltoensurethenormaloperationoftheequipment.
Keywords:extremelynon-uniformfield,oscillatinglightningimpulsevoltage,transformeroil,oilbreakdowncharacteristics
正文
1.引言
变压器作为电力系统中重要的设备之一，其正常运行对于电网的稳定性很重要。但是，在雷电冲击等极端环境下，变压器很容易遭受击穿损伤，影响设备的正常工作。因此，研究极端环境下变压器的绝缘性能是保障电网运行的重要手段之一。
本文研究的是极不均匀场中振荡型雷电冲击电压下变压器油的击穿特性。通过实验，探究了这种情况下油泡的电击穿规律，并对其进行了分析。文章的主要内容包括实验设计、实验结果、实验分析及结论。
2.实验设计
2.1实验设备
本文的实验设备主要由振荡型雷电冲击电压发生器、模拟极不均匀场的电极结构及测量系统三部分组成。具体设备参数如下：
振荡型雷电冲击电压发生器：输出峰值电压400kV，上升时间1.2μs，下降时间50μs，频率3MHz；
电极结构：采用了两个圆柱电极，直径分别为10mm、20mm，间距为100mm，模拟极不均匀场的情况；
测量系统：主要包括高压放电信号采集器、高速摄像机及电压、电流传感器等设备。其中，高速摄像机采用了一种高帧率高分辨率的设备，能够对油泡击穿过程进行实时记录。
2.2实验流程
实验的过程主要分为三个部分：准备工作、实验操作及数据分析。具体流程如下：
准备工作：组装实验设备，并调试至正常工作状态；
实验操作：先将两个圆柱电极接入振荡型雷电冲击电压发生器，使其工作在振荡型冲击电压下。接着，将经过充分搅拌的变压器油注入电极之间的空气隙中，形成一定大小的油泡。最后，通过调节电压大小和波形，观察油泡在振荡型雷电冲击电压下的击穿情况；
数据分析：对实验中采集的信号及摄像数据进行处理和分析，整理出油泡击穿的规律。
3.实验结果
经过实验，我们成功地观察到了油泡在极不均匀场中振荡型雷电冲击电压下的击穿情况。实验过程中，我们重点关注了油泡外表面的电荷分布情况，并对其进行了记录和分析。
根据实验结果，我们发现油泡外表面电荷集中分布在极不均匀场中电势较强的位置，在电压超过一定阈值时，油泡外表面的电荷会引发强烈的击穿现象，形成一系列的放电爆裂，并最终导致油泡的击穿。
图1展示了一组实验结果，其中上部分显示了电压和电流的波形，下部分展示了油泡在不同电压下的摄像结果。由图中可以看出，随着电压的不断上升，油泡外表面的电荷分布情况逐渐变得不均匀，同时也越来越显著。在电压达到一定阈值后，油泡外表面产生了强烈的放电爆裂，并最终导致油泡的击穿。
图1：振荡型雷电冲击电压下油泡的击穿现象
4.实验分析
通过实验结果的分析，我们可以发现，油泡外表面的电荷分布情况对于油泡在极不均匀场中振荡型雷电冲击电压下的击穿特性具有重要的影响。
在极不均匀场中，油泡外表面的电荷分布情况不仅会受到电场分布的影响，还会受到电子等离子体的影响。当油泡外表面的电荷达到一定程度时，电荷之间会