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水介质传输线的耐高电压击穿技术的研究

潘亚峰  
【摘要】: 作为绝缘储能电介质,水具有相对介电常数高(ε_r=80)和自我修复性好的优点,因而水电容是制造大电容的一个很好的选择。给水加气压是提高水绝缘场强的各种技术中最有效的,对水介质传输线加载气压是传输线小型化研究的一个重要方向。 本文采用球板电极模型的水击穿器件,在不同气压下进行了水击穿实验,实验验证了水击穿过程中存在气压效应,实验结果表明:有效面积0.15cm~2、有效击穿时间118ns、流体静压10atm时的击穿场强为1350±140kV/cm;流体静压从1atm增加10atm时,水击穿场强增加8%,并对实验结果进行误差分析和理论解释。 本文设计了一个10atm下的1MV电压、5Ω阻抗、60ns脉宽的Blumlein水介质传输线,传输线的长度100.6cm、内筒半径9.15cm、中筒半径16.4cm、外筒半径19.3cm,体积上比一个大气压下的双线减小了46%。因而认为,对水介质传输线加载高气压,是传输线小型化的—个有效途径。 本文设计了一个8Ω、10ns、耐压500kV参数的五级脉冲形成网络,级电感设计参数过小使得电感制作困难,脉冲输出波形平顶波动达到~6%,PFN的设计体积为0.15m~2。而在相同脉冲设计参数下的Blumlein水介质传输线的体积为PFN的50%,由此认为,短脉冲PFN的研究对传输线小型化来说,优势不明显。 最后对本文的工作进行了总结,并针对工作中出现的问题对水击穿实验模型提出了改进,详细介绍了同轴线击穿模型的设计。


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