高频电应力下聚酰亚胺沿面放电演化特性

摘要：

聚酰亚胺(PI)薄膜被广泛应用在固态变压器(SST)的绝缘设计中,而沿面放电是导致SST绝缘失效的重要原因之一.该文使用COMSOL Multiphysics软件为针电极实验装置建立了二维自洽等离子体仿真模型,通过耦合等离子体化学反应、粒子输运方程和泊松方程来分析高频电应力下的沿面放电发展过程;并建立了一个简化模型,用于验证等离子体模型中的空间电荷密度.实验结果表明,沿面放电会使电介质表面碳化并增加PI表面电导率.当电压频率为50Hz时,表面放电呈树枝状,放电出现在该阶段正半周期的上升和下降沿,最大放电幅度为0.013V,放电次数为2180.在高频下,随着绝缘老化,放电幅度从0.009V增加到0.015V,最后阶段记录的放电总数为3610,高频电应力下的沿面放电造成的损伤比工频更为显著.通过仿真模拟,该文获取了空间电荷、电子密度、反应速率和电子温度等微观量.高频电应力下PI薄膜沿面放电轨迹近似线性,在176×10?6s时电子密度达到1.1×1019m?3,随着电场强度的增加,电子密度和电子温度分布呈现上升趋势;正负离子密度分布范围与电子密度分布有很大的相似性.对电子密度和反应速率的分析表明,背景气体中的化学反应分析是正确的.

关键词：聚酰亚胺、沿面放电、空间电荷、电子密度、电子温度、反应速率

所属期刊栏目：38

分类号：TM855(高电压技术)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1177-1189