快脈沖下液體介質(zhì)擊穿實驗裝置及擊穿特性研究.pdf

1、高功率快脈沖技術(shù)在核物理技術(shù)、電子束、加速器、激光、HPM現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。高功率超寬帶脈沖的產(chǎn)生、變換及傳輸中大量使用液體絕緣介質(zhì)，其性能的好壞是高功率系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行的重要影響因素之一。研究并確定快脈沖下液體絕緣介質(zhì)的擊穿特性，對于開發(fā)緊湊型脈沖功率系統(tǒng)具有重要意義。但目前對ns級以及更快脈沖下液體介質(zhì)絕緣特性的研究尚缺乏充足的實驗數(shù)據(jù)，無法依據(jù)現(xiàn)有資料構(gòu)建該時間量級下液體介質(zhì)擊穿的理論框架，且其擊穿電壓的確定尚無公認(rèn)

2、的計算公式。為此本文在輸出電壓約200kV、重復(fù)頻率達2kHz的全固態(tài)SM-3NS脈沖源上設(shè)計了擊穿實驗裝置，并以快脈沖液體絕緣介質(zhì)擊穿特性為目標(biāo)，主要研究了： (1)半球電極半徑對變壓器油擊穿電壓的影響； (2)直流、單個脈沖及重復(fù)頻率下三種典型液體絕緣介質(zhì)(變壓器油、十二烷基苯、蓖麻油)的擊穿特性； (3) 不同電極間距下蓖麻油的擊穿特性； (4) 脈沖作用時間對變壓器油擊穿場強的影響。

3、 通過實驗及其結(jié)果分析，本文的主要結(jié)論有： (1)設(shè)計的液體介質(zhì)擊穿模型及其測量系統(tǒng)滿足實驗要求，且分析得出了電極模型的靜電場及峰值場強的估算公式； (2) 電極半徑大小對擊穿有影響，隨著半球形電極半徑的增大，擊穿電壓不斷提高，但提高擊穿電壓的作用在減??； (3) 變壓器油、十二烷基苯和蓖麻油的快脈沖擊穿場強遠遠高于直流，擊穿場強從高到低的順序依次為蓖麻油、變壓器油、十二烷基苯，而直流電壓下則相反。低重復(fù)頻

4、率范圍內(nèi)擊穿強度隨頻率的變化較明顯，高重復(fù)頻率區(qū)，擊穿強度隨重復(fù)頻率變化很小。與單個脈沖相比，重復(fù)脈沖串作用下的擊穿場強明顯減?。?(4) 脈沖作用時間短，擊穿場強高但時延短，脈沖作用時間長，擊穿場強較低 但時延長； (5) 對幾個納秒快脈沖作用下液體絕緣介質(zhì)擊穿特性公式進行 了校正，得出了有效時間指數(shù)為1/3，有效面積項的冪指數(shù)為0.11，反映蓖麻油、變壓器油和十二烷基苯擊穿特性的常數(shù)分別為0.549、0.457和0