作为换流变压器等直流高压输电设备中的主要绝缘材料,油纸绝缘在直流电压下的绝缘特性受其内部空间电荷的影响。同时,油纸绝缘在工作运行中往往承受较大的内外温度差异的作用,而温度差异对油纸绝缘中空间电荷特性的影响尚不明确。为此在实验研究基础上,建立了一种基于双极性载流子输运和陷阱势垒理论的油纸绝缘介质电荷迁移模型,经数值计算得到单层与双层油纸中温度梯度效应,即油纸低温侧积聚异极性电荷从而畸变低温侧电场,并通过仿真结果与实验结果的比对,验证了仿真模型的可靠性;利用仿真模型,进一步研究了载流子迁移率、油纸厚度、低温电极温度对温度梯度效应的影响,研究表明:油纸材料迁移率及电极注入电荷速率均随温度升高而增大是油纸中温度梯度效应的主要原因;载流子迁移率越大,油纸厚度越小,低温电极温度越低,油纸绝缘中的温度梯度效应越严重。 消耗主要有2个途径：1）由电极抽出载流子；2）由正负载流子复合消耗电荷特性的数值仿真-电动液压滚圆机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机折弯机。电极抽出过程实际为电极–电介质电接触界面电荷由电介质向电极迁移的过程，一般认为，抽出电流与载流子迁移率可简化为正比关系[23]，即extextj=CneμE(3)式中：jext为抽出电流密度，A·m2；μ为载流子迁移率，m2/(V·s)；n为载流子数密度，m3；Cext为抽出系数，取值0~1之间，Cext=0表示载流子无抽出，Cext=1表示电极无抽出势垒；E为电场强度，V/m。双极性电荷输运模型中，本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/ 正负载流子传导、受陷、复合模型如图1所示。导带中的电子及价带中的空穴分别以迁移率μe和μh迁移，其迁移率是由浅陷阱决定的，受温度、电场强度的影响较大。入陷载流子由某一陷阱深度决定，其入陷系数表示为图1载流子传导、受陷、复合模型而减小，逐渐趋向于满足莫特—古奈关系，说明温度升高弱化了界面势垒的作用，逐渐使空间电荷限制电流起主导作用。因此，假设界面势垒为W′，则界面势垒限制电流密度可近似利用Poole-Frenkel电流表示3B('/π)2'eeWeEkTjATε=(12)式中：A′为注入系数；kB=1.38×1023J/K为Boltzmann常数。1.4仿真参数设定一般来讲，电介质的迁移率受温度、电场影响较大，实验中无法直接求得，而迁移率与电导率满足如下关系γ=qnμ(13)式中：γ为电导率，S/m；q为单位电荷电量，C。因此，由图3可得油纸电导率与温度及电场的关系，可近似求得迁移率与温度及电场的关系48109552000.03μeEEETKEμ=(14)式中：Kμ为迁移率系数，若电荷浓度为1C/m3，则Kμ=5×1013。由于实验中使用的电极材料不同，分别为铝电极和半导体电极，其具有不同的注入势垒，半导体电极注入势垒低于铝电极，即WSC<WAl，且半导体电极为高温电极[19-20]。然而在实际变压器中，高温侧可能出现在高注入势垒侧，亦可能出现在低注入势垒侧。根据油纸绝缘介电特性[27-28]及聚合物载流子迁移的经典参数[22,29]，本文选取的仿真参数如表1所示。当考虑温度梯度时，为了使仿真结果与实验结果具有可比性，亦设半导电层侧为高温侧，铝电极图3油纸试样的电导率特表1油纸空间电荷仿真参数电荷特性的数值仿真-电动液压滚圆机滚弧机张家港数控钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/