方波脉冲电压下温度对聚酰亚胺薄膜电气绝缘特性的影响

为了研究温度尤其是高温对变频牵引电机绕组匝间绝缘材料电气绝缘特性的影响,以聚酰亚胺纳米复合薄膜为研究对象,测试了薄膜的介电温度谱,研究了方波脉冲电压下温度θ对薄膜局部放电起始放电电压(partial discharge inception voltage,PDIV)、击穿电压Ub及老化寿命的影响,分析了薄膜在老化期间的空间电荷分布特性。研究结果表明:θ升高,薄膜高分子链热运动加剧,阻碍了分子链极性端基及侧链的取向极化作用,使薄膜的介电常数ε减小;同时,薄膜的介质损耗tanδ也因极化作用的减弱而减小,但因弛豫现象使介质损耗温度谱在110℃处出现1个峰值;θ升高,被陷阱捕获的电子更容易受激发而脱陷,易满足局部放电对初始电子的要求,使PDIV降低;载流子平均自由程增大,载流子能量增强,对薄膜高分子链的破坏作用加剧,导致Ub降低。空间电荷分布特性研究表明:θ升高,载流子能量增大,加速了薄膜高分子链降解并生成小分子及自由基,增大了薄膜的陷阱密度,载流子频繁地入陷与脱陷,进一步加剧了高分子的降解,使薄膜老化寿命明显缩短。研究为优化变频牵引电机绝缘系统的设计奠定了基础。     

局部放电条件下干式空心电抗器匝间绝缘的电老化特性研究

为研究干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律,进行了干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的起始局部放电电压及击穿试验。采用恒定电压法及阶梯电压法进行了局部放电发生后干式空心电抗器匝间绝缘的电老化寿命试验,求得两种老化方式下的电老化反幂寿命方程。分析并试验验证了两个寿命方程存在差别的原因,并修正了局部放电发生后恒定电压下干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的电老化反幂寿命方程。研究结果表明:发生局部放电时,干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律不符合反幂寿命模型,耐压寿命指数N及常数C随着试验电压的升高而增大;各种过电压下可能出现的局部放电对干式空心电抗器匝间绝缘材料的危害很大,可以通过改进制造工艺提高起始局部放电电压、选用耐局部放电能力强的绝缘材料作为匝间绝缘或者加装过电压抑制装置限制过电压幅值等方法延长干式空心电抗器匝间绝缘的使用寿命。     

方波脉冲电压频率对变频牵引电机绞线对绝缘特性的影响

测试了不同频率方波脉冲电压下牵引电机绞线对的电热联合老化寿命、介质损耗因数（tanδ）及局部放电平均放电量,测试结果表明：方波脉冲电压频率升高,使局部放电平均放电量增大,局部放电对绞线对绝缘的破坏作用加强,使绞线对的老化寿命缩短;方波脉冲电压频率升高,使绞线对老化程度加深,陷阱密度增大,降低了自由载流子浓度,使局部放电起始放电电压（PDIV）增大,从而使介质损耗因数曲线转折点电压升高.     

高频脉冲下牵引电机绝缘的局部放电特性

变频牵引电机定子绝缘承受来自变流器的连续高压方波脉冲,可能导致绝缘过早失效,其老化机理与工频交流电压作用下差异很大。局部放电是导致变频调速牵引电机绝缘失效的主要原因之一。研究高频方波脉冲下的局部放电特性为牵引电机绝缘材料的改进和优化提供理论基础,试验分析了普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜制成的电磁线寿命,结果发现纳米试样的寿命得到很大提高。针对普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜研究了不同脉冲频率、上升时间和温度对放电起始电压、平均放电量和放电次数的影响。结果表明,频率的增加、上升时间的缩短和温度的增加加剧了局部放电活动,普通薄膜试样的局部放电活动更强,其原因是纳米粒子的添加导致纳米复合薄膜存在大量界面区和电导率增加,电荷的迁移速率增大,空间电荷累积效应减弱。     

高压方波脉冲对聚酰亚胺薄膜表面形貌的影响

为了研究高频脉冲电压下绝缘材料的老化、失效机理,给变频电机绝缘结构设计提供理论基础,在高频脉冲方波条件下,对纳米和非纳米聚酰亚胺薄膜进行了不同频率和不同时间的老化及局部放电测试:通过扫描电镜研究对比了老化对2种薄膜表面及横截面形貌的破坏情况;分析比较了频率对2种薄膜局部放电参量(起始放电电压,平均放电量和放电次数)的影响。结果表明:老化后2种薄膜的表面形貌都发生了明显改变,但由于添加纳米粒子使2种薄膜破坏情况完全不同;气隙表面电导率对局部放电有很大影响,无机纳米填充使非纳米聚酰亚胺薄膜产生大量界面,改善了材料的电导率,更加容易产生局部放电初始电子。     

复合绝缘材料热氧老化中局部放电特性的实验研究

对SMC、BMC、GPO-3、环氧树脂复合材料在热氧老化前后的局部放电特性进行研究,对比分析未老化和经过热氧老化的4种复合绝缘材料在不同工频电压下的介电特性和局部放电特性。结果表明:随着外施电压的升高,当达到或超过材料的局部放电起始电压后,4种复合绝缘材料呈现不同的局部放电特性和PRPD谱图演变规律;经过老化后4种材料的起始局部放电电压均有所提高,局部放电量随外施电压升高而呈现不同的变化规律,放电相位和放电密度变化较小。对于材料的绝缘性能评估应综合考虑不同材料在不同运行条件下局部放电的共性和差异。     

电老化后聚丙烯层压纸的绝缘性能变化及局部放电特性

高温超导电缆所用的聚丙烯层压纸(PPLP)为绕包式结构,由于整流器件的存在使其承受交直流复合电压,在对接间隙处易发生局部放电.在长期工作电压下,其绝缘性能会发生变化,同时会对局部放电产生影响.本文在液氮环境下对PPLP进行直流电老化实验,采用内部放电模型来模拟对接间隙,并结合仿真计算分析内部放电模型的电场分布,对电老化机理和局部放电结果进行讨论分析.结果表明:电老化后PPLP的电导率和相对介电常数随老化时间的增加整体呈增大趋势,其直流电气强度随电老化时间的增加逐渐下降,但仍保持良好的绝缘性能.局部放电的剧烈程度随PPLP电老化时间的增加有所增大,局部放电发生的相位主要集中在复合电压的上升阶段,且复合电压中的交直流比例是影响局部放电的主要因素.     

不同频率和温度的电晕放电对聚酰亚胺薄膜的损伤特性研究

基于局部放电测试系统,构建了不同温度和频率下聚酰亚胺薄膜的老化寿命模型,研究了频率和温度对聚酰亚胺薄膜损伤特性的影响。结果表明:不同温度下聚酰亚胺薄膜的电晕老化寿命与施加的电压频率成非线性衰减关系;频率增加,导致放电残余电荷不易扩散和单位时间内放电次数增多,绝缘寿命缩短;随着温度的升高,放电现象可能经历显著增强、平稳、再剧烈的3个阶段。     

老化对交直流复合电场下油纸绝缘沿面放电过程特性的影响

长期运行换流变压器中存在由沿面放电导致的绝缘故障的现象,而针对换流变压器中交直流复合电场下老化油纸绝缘的沿面放电发展过程特性研究又相对缺乏不足。因此,采用在130℃下加速热老化方法制备不同老化程度的油纸绝缘试样,并使用CIGRE method II推荐的典型球板电极模型对不同老化程度油纸绝缘试样在不同比例交直流复合电场下的沿面放电起始电压、闪络电压以及沿面放电发展速度等特性进行了对比分析研究,同时对老化前后油纸绝缘沿面放电发展过程中放电特征参数的变化规律展开了研究。研究结果表明,随着交直流复合电压中直流电压分量的不断增大,老化油纸绝缘沿面放电起始电压和闪络电压均呈现逐渐上升的趋势,其中纯交流电压下的沿面放电起始电压和闪络电压均最低;相同电压作用下的沿面放电起始电压随着油纸绝缘老化程度的不断加剧呈现先上升后下降的趋势;随着油纸绝缘老化程度的不断增加以及交直流复合电压中直流电压分量的不断增加,油纸绝缘沿面的爬电距离不断延长、耐受时间逐渐缩短,沿面放电发展速度逐渐加快。与未老化油纸绝缘沿面放电过程放电特征参数变化规律相比,老化后沿面放电发展特征参数幅值较大,各阶段变化起伏较少,变化趋势直接明显;同时发现交直流复合电压中的直流电压分量对老化油纸绝缘沿面放电发展具有加速的作用,而且直流电压分量越高,加速作用越明显。     

双馈电机定子线圈高频老化及冷热冲击性能研究

通过对双馈电机定子线圈在不同周期冷热循环后进行绝缘性能对比分析以及在不同高频电压下进行寿命评估,对双馈电机定子线圈的耐冷热冲击及高频脉冲电老化性能进行研究.结果表明:冷热循环对双馈电机定子线圈的绝缘性能影响不大.随着高频电老化时间增加,线圈的介质损耗因数以及介质损耗增量均有所增大,绝缘电阻先减小后增大.高频脉冲后线圈的起始放电电压较未老化线圈有所下降,外推出定子线圈高频脉冲电老化寿命大于30年.