【摘要】：聚四氟乙烯(PTFE)絕緣薄膜作為干式電流互感器、干式穿墻套管、管型母線等電力設備的主絕緣材料,其絕緣性能的優(yōu)劣與電網(wǎng)安全運行密切相關。在實際運行的過程中,PTFE薄膜在溫度和電場的作用下,會產(chǎn)生空間電荷的積累,導致薄膜內(nèi)部電場畸變,并引發(fā)絕緣的老化和擊穿,最終影響電氣設備的安全運行。目前PTFE絕緣薄膜在長期運行工況下的空間電荷積聚問題尚未引起足夠的重視,測試溫度、外施電場及熱老化狀態(tài)等因素對PTFE薄膜空間電荷特性的影響尚不清楚。本文研究PTFE薄膜介質(zhì)的空間電荷特性及電氣性能,從而揭示PTFE介質(zhì)內(nèi)部空間電荷輸運特性演變規(guī)律,有助于探索空間電荷在PTFE薄膜絕緣破壞中所起的作用,提高PTFE薄膜的絕緣水平,并為PTFE薄膜的缺陷診斷及絕緣狀態(tài)評估提供理論依據(jù),這對于提高干式電流互感器、管型母線等高壓電氣設備的運行可靠性及壽命具有十分重要的價值和意義。論文主要工作如下:采用電聲脈沖法開展不同測試溫度和不同外施電場下未老化PTFE薄膜的空間電荷特性試驗研究,分析測試溫度和外施電場對未老化的PTFE薄膜介質(zhì)空間電荷特性及內(nèi)部電場分布特性的影響,討論了PTFE/PTFE界面空間電荷特性。研究發(fā)現(xiàn),較于正極性電場,負極性電場極化后PTFE內(nèi)部空間電荷遷移速率更快,去極化后電荷殘留量更少;隨外施電場強度增大,界面空間電荷增多且電荷極性改變,內(nèi)部電場畸變程度加深;隨溫度提高,界面電荷的極性會改變。較于其它溫度,溫度為60℃時界面空間電荷積聚量最少;界面空間電荷的形成與電荷注入遷移特性及Maxwell-Wagner效應相關。開展不同熱老化狀態(tài)下PTFE薄膜介質(zhì)的空間電荷特性試驗研究,分析熱老化時間和熱老化溫度對PTFE介質(zhì)空間電荷特性的影響。研究發(fā)現(xiàn),PTFE介質(zhì)內(nèi)部容易積聚負極性空間電荷,隨熱老化時間增加,空間電荷積累總量先減小后增加;相比其它老化階段,熱老化30天PTFE試樣空間電荷積聚量以及去極化后的電荷殘留量最少;熱老化溫度對PTFE空間電荷分布特性影響不大,但對空間電荷總量衰減特性有一定影響,且與熱老化時間密切相關。開展不同熱老化狀態(tài)下PTFE薄膜介質(zhì)的擊穿特性、介電特性及紅外光譜特性試驗研究,分析熱老化狀態(tài)對其擊穿特性、介電特性及理化性能的影響。結(jié)果表明,隨熱老化程度加深,PTFE薄膜試樣的工頻擊穿場強先增大后減小,直流擊穿場強單調(diào)減小,相對介電常數(shù)及介電損耗因數(shù)則均有微小程度的增大;高溫熱老化作用下PTFE分子鏈彎曲和變形,此外薄膜內(nèi)部殘留的有機雜質(zhì)分解并生成衍生物,二者是PTFE薄膜空間電荷特性及電氣性能變化的主要原因。
【圖文】：

圖 2.3 電聲脈沖法空間電荷測量基本原理rinciple of space charge measurement in electroacoust量步驟沖法開展空間電荷測量試驗，圖 2.4 為 PEA 個部分，分別是 PEA 脈沖發(fā)生器、高壓直流數(shù)字濾波器。其中 PEA 脈沖發(fā)生器的輸出電直流源輸出電壓為 0~±20 kV；測量電極系統(tǒng)電極則是鋁電極(Al)，電極系統(tǒng)可測試的徑不超過 100 mm，試樣內(nèi)最大電場為 200 k為 9 μm 的 PVDF，，其中的放大器帶寬可達 5 500 MHz，采用率不低于 2.5 GS。①直流高壓電源；②限流電阻；③計算機；④納秒脈沖電源⑤上電極(Al)；⑥雙層試樣；⑦示波器；⑧下電極(SC)；⑨壓電傳感器(PVDF)

2 試驗方法和基本原理外光譜測量技術光譜技術(FTIR)可用于有機物化學結(jié)構或物質(zhì)成分的射傅里葉變換紅外光譜(Attenuated Total Tnterna Infrared Spectroscopy)原理設計的 Nicolet iS5 光譜儀范圍為 350 cm-1~7800 cm-1，分辨率優(yōu)于 0.8 cm-1。表征分子中的基團、價鍵，并對介質(zhì)內(nèi)部化學官能四氟乙烯樣品的被測面應保證光滑，使之能與全反射測量時，需把全反射晶體裝入其固定座上，并將樣品，然后開始測定。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM452

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 晏年平;張宇;鄒曉兵;;雷電誘發(fā)500kV變電站5臺電流互感器故障分析[J];高電壓技術;2015年05期

2 蘭莉;吳建東;王雅妮;尹毅;;低密度聚乙烯/乙丙橡膠雙層介質(zhì)的界面空間電荷特性[J];中國電機工程學報;2015年05期

3 張沛;武占成;許斌;;基于電聲脈沖法的航天器介質(zhì)材料在不同接地方式下空間電荷的測量[J];高電壓技術;2015年01期

4 張運洲;程路;;中國電力“十三五”及中長期發(fā)展的重大問題研究[J];中國電力;2015年01期

5 陳賢熙;李國偉;;一起變壓器變低全絕緣管型母線絕緣缺陷綜合分析[J];中國電業(yè)(技術版);2014年11期

6 張冶文;趙暉;李宗澤;鄭飛虎;安振連;;聚乙烯與聚丙烯中空間電荷注入特性的比較[J];高電壓技術;2014年09期

7 姜慶密;亓富軍;田紀法;;復合屏蔽絕緣管母線局部發(fā)熱成因及案例處理[J];電氣技術;2013年09期

8 何東欣;王偉;顧杰峰;陳勝科;;PPS和PTFE油中電熱老化過程中的紅外光譜特性[J];電工技術學報;2013年08期

9 周遠翔;黃猛;陳維江;孫清華;沙彥超;張靈;;直流電壓下多層油紙絕緣介質(zhì)的界面空間電荷特性[J];高電壓技術;2013年06期

10 歐陽力;鄭衡生;鄭萬;王林青;劉鄭哲;;多起合成薄膜絕緣電流互感器爆炸事故分析[J];變壓器;2012年10期

相關會議論文 前1條

1 黃維樞;余捻宏;楊建國;;高分子絕緣材料及干式高壓電器的應用[A];中國電氣化鐵路兩萬公里學術會議論文集[C];2005年

相關博士學位論文 前3條

1 蘭莉;溫度對聚合物絕緣中空間電荷行為的影響[D];上海交通大學;2015年

2 郝建;變壓器油紙絕緣熱老化的時頻域介電和空間電荷特性研究[D];重慶大學;2012年

3 唐超;油紙絕緣介質(zhì)的直流空間電荷特性研究[D];重慶大學;2010年

相關碩士學位論文 前4條

1 戴超;油紙絕緣在多種老化過程中的空間電荷特性研究[D];北京交通大學;2016年

2 譚志樂;熱、濕、光作用下膜結(jié)構材料耐老化性估計[D];東華大學;2009年

3 雷超;氟樹脂結(jié)構形態(tài)與空間電荷關系研究[D];復旦大學;2008年

4 齊玉;高壓復合絕緣穿墻套管和電纜終端電場仿真及優(yōu)化設計[D];華北電力大學（北京）;2004年

本文編號：2621086