基于原位测量的交直流复合电压对金属化膜自愈特性影响的研究

干式直流金属化膜电容器由于其具有特殊的“自愈”特性,在投入使用前可通过“赋能”工艺去除电弱点,相比于箔式电容器,其工作电压更高,储能密度更大。为此,搭建了金属化膜自愈特性原位测试平台,研究了交直流叠加下金属化膜自愈特性的演变规律,分析了在温度、压强等复杂应力作用下,不同交直流复合电压对金属化膜自愈特性的作用机制。同时依据温度实验中发现的现象和得出的结论,搭建了自愈热力学模型,从热力学理论的角度上明确了焦耳热为自愈能量的主要来源,经过仿真计算后发现,热力学模型在0.1 MPa低压强下呈现很好的拟合效果,但在10 MPa高压强下误差较大。

基于分子动力学的聚丙烯电热应力老化特性分析

高压直流输电(HVDC)工程中广泛应用的聚丙烯(PP)薄膜电容器,其内部高温和高场强是PP老化的主要原因。基于分子动力学仿真方法,从分子层面研究了PP在电热应力下的老化过程。首先建立PP和含羰基PP分子模型,基于反应力场分别模拟了热、电应力作用下PP裂解反应,分析了主要产物形成过程;然后基于COMPASS力场分析热应力下PP力学和绝缘性能变化规律。结果表明:PP裂解反应中C—H键首先断裂,然后是C—C键的断裂并形成羰基,在此过程中热应力对于PP的电热老化影响更显著;温度在450 K以下时,PP力学参数基本不变,当温度达到600 K时,PP力学参数显著变化,稳定性下降;羰基影响PP老化过程中的力学和绝缘性能变化,含羰基PP能隙下降28.21%,在300 K、450 K和600 K时弹性模量分别增加15.3%,32.85%和27.08%。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体局部放电起始电压的试验研究

研究C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)环保绝缘气体的局部放电特性,可为环保型气体绝缘电气设备的设计制造及运维提供技术支撑。为此,利用针–板电极研究了极不均匀电场中C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体的交流局部放电起始电压(partial discharge initial voltage,PDIV),并分析了O_(2)的体积分数、气压以及电场不均匀系数对其PDIV的影响。试验结果表明:在0.15~0.25 MPa气压范围内,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中加入O_(2)体积分数不宜超过4%;而在0.35~0.65 MPa气压范围内,3种O_(2)占比中,在C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体加入体积分数为4%的O_(2)的方案相对最优。混合气体的PDIV随气压的变化会出现“驼峰效应”;O_(2)体积分数小于8%时,不均匀系数的增加能够有效减少C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)和C_(4)F_(7)N/CO_(2)这2种混合气体PDIV幅值的差别;而O_(2)体积分数高于8%时,不均匀系数的变化对2种混合气体幅值差别的改变影响很小。因此,从混合气体交流局部放电起始电压角度考虑,C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体具备应用于气体绝缘交流设备的可行性。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)中微水对环氧树脂沿面闪络特性影响

气体绝缘设备中存在微水,将会影响C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体和环氧树脂组成气固绝缘系统的绝缘性能。文中首先探索了含微水条件下环保型气固绝缘系统沿面闪络电压的试验方法,随后测试了不同气压、不同微水含量时C_(4)F_(7)N/CO_(2)和环氧树脂气固绝缘系统的工频沿面闪络电压。结果表明,在同一微水含量下,环保气固绝缘系统的工频沿面闪络电压随着气体压强的增大而增大,并且具有一定的饱和趋势,微水也会降低气固绝缘系统“闪络电压−气体压强”的变化率;在同一气压条件下,工频沿面闪络电压随微水含量增大而呈现下降趋势,微水体积分数小于500×10^(−6)时,气固绝缘系统沿面闪络电压下降幅度不大于5.5%,当微水体积分数为1500×10^(−6)时气固绝缘系统沿面闪络电压最大下降幅度为8.8%。研究可为C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体绝缘电气设备工程应用时微水含量控制值的选择提供实践依据。