強(qiáng)電-熱耦合應(yīng)力下高頻變壓器絕緣局部放電特性與損傷機(jī)理研究.pdf

1、高頻變壓器作為一種高度可控的新型智能輸變電設(shè)備，在未來(lái)輸電領(lǐng)域尤其是柔性直流輸電方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于高頻變壓器復(fù)雜苛刻的運(yùn)行工況，其聚酰亞胺(Polyimide，PI)絕緣在長(zhǎng)期強(qiáng)電-熱耦合應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生放電、過(guò)熱等缺陷以致絕緣失效，嚴(yán)重威脅其運(yùn)行可靠性。在目前已有的研究中，關(guān)于強(qiáng)電-熱耦合應(yīng)力對(duì)高頻絕緣局部放電特性影響及絕緣損傷微觀機(jī)理尚不明晰。因此有必要根據(jù)高頻變壓器的實(shí)際運(yùn)行工況，研究高頻正弦電壓下PI絕緣的局部放電

2、特性及熱應(yīng)力下的微觀裂解機(jī)理，揭示強(qiáng)電-熱耦合應(yīng)力對(duì)高頻絕緣特性的作用機(jī)制。
　　本文建立了用于模擬頻變電-熱復(fù)合應(yīng)力的高頻電壓下電熱聯(lián)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。采用寬帶脈沖電流傳感器進(jìn)行泄漏電流測(cè)量，基于LabView平臺(tái)的局部放電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制示波器將所測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。采用小波閾值濾波法和相位開(kāi)窗取點(diǎn)法提取局部放電信號(hào)，引入平均放電次數(shù)、平均放電幅值及ψ-q-n放電密度譜圖表征高頻電壓下的局部放電特性。
　　利用所建

3、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究了不同頻率和溫度下的局部放電特性，通過(guò)對(duì)不同工況下放電數(shù)據(jù)與放電形態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在高頻正弦電壓下，局部放電主要發(fā)生在正/負(fù)半周的快速上升/下降沿處，波形峰值處只有少量放電，而其它相位基本沒(méi)有放電產(chǎn)生;當(dāng)溫度一定時(shí)，在10kHz-40kHz頻率范圍內(nèi)，隨著頻率的升高，平均放電次數(shù)、平均放電幅值和最大放電幅值均呈下降趨勢(shì);當(dāng)頻率一定時(shí)，在30℃-160℃溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，平均放電次數(shù)、平均放電幅值均呈增加趨勢(shì)，且

4、溫度對(duì)高頻下局部放電特征量的影響程度大于低頻;頻率主要通過(guò)改變空氣間隙中的殘余電壓來(lái)影響局部放電參量;溫度則通過(guò)改變初始熱電子發(fā)射概率和空間電荷的耗散行為來(lái)影響局部放電特性。
　　本文還引入基于ReaxFF(Reactive force field)的反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)仿真手段，研究了高頻致熱效應(yīng)對(duì)PI絕緣裂解過(guò)程的微觀作用機(jī)制。發(fā)現(xiàn)PI分子初始斷鍵類型均為酰亞胺環(huán)上C-N鍵，而連接兩苯環(huán)的C-N鍵斷裂是PI分子主鏈斷裂的主要原因;C