[發(fā)明專利]一種線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)界面極化特性分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811443195.1
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109633281B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓永森;夏云彥
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R31/12;G06F17/10
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 陳潤明

一種線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)界面極化特性分析方法屬于絕緣電介質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域；現(xiàn)有技術(shù)使得理論推導(dǎo)過程復(fù)雜化且很難獲得解析解；包括線性絕緣電介質(zhì)層和非線性絕緣電介質(zhì)層串聯(lián)，線性絕緣電介質(zhì)層與第一電極引線相連，非線性絕緣電介質(zhì)層與第二電極引線相連，第一電極引線與第二電極引線之間直流高電壓U₀；分別用第一伏安特效曲線和第二伏安特性曲線表示線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)；將線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)用等效電路模型進行描述，獲得線性絕緣電介質(zhì)層的電壓值、非線性絕緣電介質(zhì)層的電壓值、線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)的總極化電流值及時間常數(shù)值；解決了雙層絕緣電介質(zhì)的界面極化特性推導(dǎo)過程復(fù)雜化的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于絕緣電介質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)界面極化特性分析方法。

背景技術(shù)

根據(jù)電導(dǎo)率和介電常數(shù)與外施電場強度的變化關(guān)系，絕緣電介質(zhì)可以劃分為線性絕緣電介質(zhì)和非線性絕緣電介質(zhì)兩大類。線性絕緣電介質(zhì)的電導(dǎo)率和介電常數(shù)均是與電場強度無關(guān)的常數(shù)，例如在較低電場強度作用范圍內(nèi)的聚乙烯、環(huán)氧樹脂、硅橡膠等。但是，實際上，很多絕緣電介質(zhì)的電導(dǎo)率都是電場強度的函數(shù)，即電導(dǎo)率隨著電場強度的增加而增加，這類電介質(zhì)屬于廣義非線性絕緣電介質(zhì)范疇。例如，在較高電場強度作用下，高壓直流電纜附件主絕緣的電導(dǎo)率與電場強度密切相關(guān)。從狹義上講，非線性絕緣電介質(zhì)指的是電導(dǎo)率和/或相對介電常數(shù)隨著電場強度的變化而變化且能夠自行均化電場分布的絕緣電介質(zhì)，這類絕緣電介質(zhì)也被稱為“智能絕緣電介質(zhì)”，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電機線棒端部、電纜附件，且在高壓套管、電力電子器件中具有廣闊的應(yīng)用前景。非線性絕緣電介質(zhì)的電導(dǎo)率與電場強度之間的關(guān)系通常可以用分段線性函數(shù)、雙曲正弦函數(shù)或冪函數(shù)形式表示。

實際工程中的電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)通常都是由兩種或兩種以上電導(dǎo)率和介電常數(shù)不同絕緣電介質(zhì)組成的復(fù)合絕緣電介質(zhì)所構(gòu)成。研究雙層或多層復(fù)合絕緣電介質(zhì)的界面極化和/或損耗特性對于電氣設(shè)備的開發(fā)、設(shè)計以及安全運行具有重要的意義。目前，一般采用Maxwell-Wagner極化方法描述雙層線性絕緣電介質(zhì)的界面極化特性，這種方法已經(jīng)得到了廣泛的認可。但是，由于表征非線性絕緣電介質(zhì)層電導(dǎo)率的雙曲正弦函數(shù)、冪函數(shù)甚至分段線性函數(shù)使得理論推導(dǎo)過程復(fù)雜化且很難獲得解析解，因此到目前為止，國內(nèi)外關(guān)于線性/非線性絕緣雙層絕緣電介質(zhì)界面極化特性的分析還沒有形成較為成熟的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)界面極化特性分析方法，通過分段線性化等效電路方法，將非線性絕緣電介質(zhì)層轉(zhuǎn)化為線性等效電路參數(shù)模型，進而將線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)的界面極化特性分析轉(zhuǎn)化為線性等效電路模型的分析，易于推導(dǎo)出線性絕緣電介質(zhì)層上的電壓和非線性絕緣電介質(zhì)層上的電壓、線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)的總極化電流以及時間常數(shù)的解析解，有效的解決了雙層線性絕緣電介質(zhì)的界面極化特性推導(dǎo)過程復(fù)雜化的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種線性/非線性雙層絕緣電介質(zhì)界面極化特性分析方法，包括以下步驟：

步驟a、將線性絕緣電介質(zhì)層和非線性絕緣電介質(zhì)層串聯(lián)，線性絕緣電介質(zhì)層與第一電極引線相連，非線性絕緣電介質(zhì)層與第二電極引線相連，第一電極引線與第二電極引線之間施加直流高電壓U₀；

步驟b、將線性絕緣電介質(zhì)層的電導(dǎo)特性用第一伏安特性曲線進行表征，第一伏安特性曲線的斜率為G₁；非線性絕緣電介質(zhì)層的電導(dǎo)特性用第二伏安特性曲線進行表征；第二伏安特性曲線由兩段線性關(guān)系等效，當電壓U_(t)U_2t時，第二伏安特性曲線的斜率為G₂₁；當電壓U_(t)U_2t時，第二伏安特性曲線的斜率為G₂₂；