沖擊電壓對電容器用聚丙烯薄膜累積效應的研究.pdf

1、電力電容器作為電力系統(tǒng)中重要的無功補償和過電壓防護設備，在長達數(shù)十年的運行周期中，頻繁遭受各種沖擊過電壓的累積作用。研究表明，部分電力電容器所承受的沖擊過電壓次數(shù)多達上萬次，沖擊過電壓的累積作用會導致固體絕緣介質的劣化，給設備安全運行帶來隱患。針對上述現(xiàn)象，本文研究了沖擊電壓作用下電容器用聚丙烯薄膜的累積失效特性與損傷特性。
　　①基于某變電站的過電壓在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究了變電站內(nèi)實測沖擊過電壓波形參數(shù)的分布規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)實測沖擊過

2、電壓波形具有振蕩衰減特性，與 IEC推薦的雙指數(shù)沖擊電壓波形具有顯著差異。本文搭建了沖擊電壓累積試驗平臺，研究不同波形參數(shù)沖擊電壓作用下聚丙烯薄膜的擊穿特性和 V-N特性，該平臺能夠輸出不同波形參數(shù)的雙指數(shù)沖擊電壓和雙極性振蕩衰減沖擊電壓。
　?、谠囼炑芯苛穗p指數(shù)沖擊電壓作用下聚丙烯薄膜的擊穿特性以及波頭、波尾時間對其擊穿特性的影響規(guī)律：隨著波頭時間的減小或波尾時間的增加（一定范圍內(nèi)），聚丙烯薄膜的擊穿電壓逐漸降低；獲得了雙指數(shù)沖

3、擊電壓作用下聚丙烯薄膜50％擊穿電壓與波頭、波尾時間的擬合公式： u=17.43-4.27×0.3386a+2.79×0.9950b。研究了雙指數(shù)沖擊電壓作用下聚丙烯薄膜的累積失效特性，采用雙參數(shù) Weibull分布模型對試驗數(shù)據(jù)擬合分析，得到雙指數(shù)沖擊電壓作用下聚丙烯薄膜的V-N特性曲線以及波頭、波尾時間對聚丙烯薄膜V-N特性曲線的影響規(guī)律：一定范圍內(nèi)，隨著沖擊電壓波頭時間的減小或波尾時間的增加，聚丙烯薄膜耐受沖擊電壓累積作用的次數(shù)逐

4、漸減少；試驗研究了雙極性振蕩衰減沖擊電壓作用下聚丙烯薄膜的擊穿特性和 V-N特性，得到了振蕩頻率和半峰值時間對聚丙烯薄膜擊穿特性與 V-N特性的影響規(guī)律：一定范圍內(nèi)，隨著振蕩頻率的降低或半峰值時間的增加，聚丙烯薄膜的擊穿電壓和累積擊穿次數(shù)逐漸降低；對比分析了雙指數(shù)沖擊電壓和雙極性振蕩衰減沖擊電壓作用下聚丙烯薄膜 V-N特性的差異性規(guī)律，發(fā)現(xiàn)聚丙烯薄膜對標準雷電沖擊電壓的耐受能力較振蕩衰減沖擊電壓更弱。
　　③采用掃描電子顯微鏡和原

5、子力顯微鏡研究了沖擊電壓累積作用對聚丙烯薄膜表面微觀形貌和粗糙程度的影響規(guī)律，結果表明沖擊電壓的累積作用會對聚丙烯薄膜表面造成損傷，導致聚丙烯薄膜表面粗糙程度增加，經(jīng)過200、400、600次沖擊電壓的累積作用后，聚丙烯薄膜表面的算術平均高度 Sa分別增加為沖擊電壓累積作用之前的1.31倍、1.51倍和1.80倍；研究了不同次數(shù)沖擊電壓累積作用后聚丙烯薄膜介電參數(shù)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)聚丙烯薄膜的介電常數(shù)實部εr′、介質損耗因數(shù)tanδ和電導

6、率σ均隨沖擊電壓累積作用次數(shù)的增加而增加。分析認為沖擊電壓的累積作用會引起聚丙烯介質內(nèi)極性物質和載流子的增加，導致聚丙烯薄膜介電常數(shù)、介電損耗和電導率的增大；通過熱分析法對比分析沖擊電壓累積作用對聚丙烯薄膜熱穩(wěn)定性的影響規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過0、100、200、400和600次沖擊電壓的累積作用后，聚丙烯薄膜的熱分解起始溫度分別為309℃、352℃、358℃、366℃和375℃，熱分解終止溫度分別為480℃、482℃、483℃、485℃和