基于电荷载流子方法的高直流电压应力下油纸绝缘系统的介电建模
应用物理
2019-11-22 v1
摘要
为估算绝缘系统的介电应力，描述绝缘材料介电行为的现行标准方法是采用其介电常数与比电导率。因此，直流电压应力下的电场依据绝缘材料的电导率按稳态导电场确定。然而，在油绝缘结构中，高直流电压应力下裸金属电极前会出现更高的场强，该现象无法由此模型解释。为此，提出一种基于电荷载流子的方法来描述油纸绝缘的介电行为。该方法描述电荷载流子的运动及其对电场强度的影响。其漂移导致电极前电荷载流子积聚，从而造成这些区域场强升高，可使用 Poisson-Nernst-Planck 方程组进行数值计算。与基于电导率的模型相比，可显示出根本性差异。击穿实验在定性上证实了基于电荷载流子方法的预期。结果表明，在高直流电压应力下建模电场强度分布时必须考虑基于电荷载流子的场分布。结果还表明，此类结构的介电行为无法依据现行标准模型加以解释。
引用
@article{arxiv.1911.09493,
title = {Dielectric Modeling of Oil-paper Insulation Systems at High DC Voltage Stress Using a Charge-carrier-based Approach},
author = {Tobias Gabler and Karsten Backhaus and Steffen Großmann and Ronny Fritsche},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.09493},
year = {2019}
}
备注
This accepted version of the contribution was published in IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol. 26, No. 5; October 2019 with DOI 10.1109/TDEI.2019.008175, see https://doi.org/10.1109/TDEI.2019.008175