聚丙烯/BN复合介质高频击穿性能提升与电荷输运仿真研究

摘要：

机械式高压直流断路器LC振荡支路的换流电容在开断过程中发挥重要作用,其承受数千赫兹的高频电压会对电容器聚丙烯绝缘介质造成损伤.为提升其高频击穿场强,分别制备掺杂质量分数为1％、2％和6％的聚丙烯/氮化硼复合介质,测试极化、热刺激去极化电发流、表面电位衰减和高频(500、2 000 Hz)击穿特性.实验结果表明:复合介质的高频击穿场强相较于纯聚丙烯均增加,在质量分数为1％时达到最大,这对应于在质量分数为1％时较深的陷阱能级.基于双极性电荷输运方程和空间电荷调制击穿模型,仿真分析了高频电压作用时的空间电荷和电场动态演变过程,包括随电压频率、陷阱能级和加压时间的空间电荷注入和电场畸变率动态变化.仿真结果表明,高频下的电荷注入集中于电极-介质边界处距离介质表层数微米的区域;在较高频率时的电极-介质边界处的注入电荷密度和电场畸变更明显;具有较深陷阱的复合介质的电极-介质边界处的电场畸变得到改善;交变电场下在90°和270°相位时的净累积电荷最多,此时的电场畸变率最大.

关键词：聚丙烯、电力电容器、高频击穿、复合介质、空间电荷、陷阱

所属期刊栏目：46

分类号：TM215.92;TB332;TM85

资助基金：国家重点基础研究发展计划（973计划）;国家电网有限公司总部科技项目

在线出版日期：2020-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：648-656