強電-熱耦合應力下高頻變壓器絕緣局部放電特性與損傷機理研究.pdf

1、高頻變壓器作為一種高度可控的新型智能輸變電設備，在未來輸電領域尤其是柔性直流輸電方面具有廣闊的應用前景。但由于高頻變壓器復雜苛刻的運行工況，其聚酰亞胺(Polyimide，PI)絕緣在長期強電-熱耦合應力作用下容易產生放電、過熱等缺陷以致絕緣失效，嚴重威脅其運行可靠性。在目前已有的研究中，關于強電-熱耦合應力對高頻絕緣局部放電特性影響及絕緣損傷微觀機理尚不明晰。因此有必要根據(jù)高頻變壓器的實際運行工況，研究高頻正弦電壓下PI絕緣的局部放電

2、特性及熱應力下的微觀裂解機理，揭示強電-熱耦合應力對高頻絕緣特性的作用機制。
　　本文建立了用于模擬頻變電-熱復合應力的高頻電壓下電熱聯(lián)合實驗平臺。采用寬帶脈沖電流傳感器進行泄漏電流測量，基于LabView平臺的局部放電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制示波器將所測數(shù)據(jù)實時傳遞到計算機進行存儲。采用小波閾值濾波法和相位開窗取點法提取局部放電信號，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、實驗平臺研究了不同頻率和溫度下的局部放電特性，通過對不同工況下放電數(shù)據(jù)與放電形態(tài)進行統(tǒng)計分析，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，而其它相位基本沒有放電產生;當溫度一定時，在10kHz-40kHz頻率范圍內，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;當頻率一定時，在30℃-160℃溫度范圍內，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，且

4、溫度對高頻下局部放電特征量的影響程度大于低頻;頻率主要通過改變空氣間隙中的殘余電壓來影響局部放電參量;溫度則通過改變初始熱電子發(fā)射概率和空間電荷的耗散行為來影響局部放電特性。
　　本文還引入基于ReaxFF(Reactive force field)的反應分子動力學仿真手段，研究了高頻致熱效應對PI絕緣裂解過程的微觀作用機制。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