非線性復合材料對不均勻電場測試系統


產品簡介

高壓輸變電系統中的絕緣設備或部件存在電場分布不均勻的問題，這給高壓設備的設計、制造帶來了很大的技術難度。對于目前高壓輸變電系統絕緣廣泛采用的有機聚合物類電介質材料(硅橡膠、聚氯乙烯、環氧樹脂等)，不均勻電場還將導致其局部老化速度加快、程度加重，進而對系統的長期安全穩定運行帶來更大威脅。改善絕緣設備或部件整體電場分布均勻程度的傳統方法有：改變電極形狀、采用均壓元件、并聯均勻電容等。這些措施對于降低絕緣設備或部件局部電場強度具有一定效果，但都具有比較明顯的局限性，均壓效果也并不理想。與傳統方法相比，通過各種手段調節絕緣電介質材料自身的性能參數來改善絕緣設備或部件電場的分布均勻程度是另一條可行的技術路線。

目前可以用于改善絕緣設備或部件電場分布均勻程度的復合材料主要包括：恒定參數的高電導或高介電復合材料，以及具有非線性壓敏電導或介電特性的復合材料。采用電導或介電特性隨外加電場改變的非線性壓敏復合材料，非線性復合材料對不均勻電場測試系統可以實現材料性能參數與空間電場強度的自適應匹配，從而智能改善絕緣介質空間電場分布的均勻性，其效果較為理想。

 

 圖1 采用非線性復合材料改善針-板電極不均勻電場的高壓試驗裝置

 工作原理

針-板電極電場具有很高的不均勻性。在前期的高壓試驗過程中，先在針-板電極間放置純硅橡膠樣品，再分別采用具有不同 ZnO 壓敏陶瓷填料體積配比(簡稱填料配比）(10%、20%、 30%)的非線性復合材料樣品替換上層的純硅橡膠樣品，觀測針-板電極空間在外加高電壓作用下的電暈放電現象，如圖1 所示。隨著非線性復合材料樣品中 ZnO 壓敏陶瓷填料配比的增大，尖電ji端的電暈放電現象呈現明顯的減弱趨勢；當填料配比達到 20%時，電暈放電現象已經非常微弱，如圖 2 所示。由于電暈放電現象與針-板電極空間的電場大小密切相關，因此上述試驗結果能夠證明 ZnO 壓敏陶瓷/硅橡膠體系非線性復合材料對針-板電極不均勻電場具有顯著的改善效果。

圖2采用非線性復合材料改善針-板電極不均勻電場的高壓試驗現象

圖3放置硅橡膠的針-板電極沿軸線方向的電場分布和介質損耗