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绕组绝缘的寿命问题

研制一套基于高压方波脉冲的绝缘老化试验装置,通过模拟逆变器对绝缘材料进行老化试验。装置采用电力电子技术产生方波脉冲,经高频变压器升压,输出高压方波脉冲,其峰值最高可达10kV。电机绕组寿命试验表明:在连续方波脉冲下,绝缘寿命与脉冲方波幅值的关系符合反幂模型,与频率的关系成指数模型。在200℃以下,用耐电晕聚酞亚胺薄膜制作的电机绕组绝缘的寿命受温度影响较小。
   
采用脉冲电流传感器、示波器和计算机建立一套高压方波脉冲下局部放电测量装置。根据实际测量信号的特征,提出一种小波包一包络算法,对传感器输出信号进行处理,滤除来自高压方波脉冲和空间电磁波的干扰,提取出放电信号。与传统正弦交流下的放电不同,方波脉冲下的局部放电,受到高电压变化率、正负电压高频转换的作用。一方面dV/dt增大使得气隙击穿动态电压增加,另一方面正负电压转换频率高、速度快,大量空间电荷累积在气隙表面。电压变化率越大、频率越高,放电脉冲上升沿时间越短,放电幅值越大.基于方波脉冲的局部放电发生次数随电压幅值、环境温度的升高而增强。随着频率的增加,放电量和放电功率增加,同一时间内放电次数增加,而单个周期内的放电次数减少。

    
分别在工频交流和10k Hz高压方波脉冲下进行电机绕组绝缘老化试验。介质损耗、局部放电、热刺激电流等绝缘老化表征参量的变化趋势表明,高压方波脉冲对电机绕组绝缘的老化作用远大于工频交流电压。方波脉冲下导致变频牵引电机绝缘老化的主要因素是局部放电和空间电荷,方波脉冲幅值、频率以及环境温度的提高都会增强局部放电和空间电荷对聚合物的破坏。由于方波脉冲下局部放电的破坏作用远大于工频交流,所以在方波脉冲电压下,绝缘结构对局部放电更加敏感,局部放电在绝缘薄弱位置的放电通道发展迅速,容易造成绝缘材料击穿。放电通道是由局部放电和空间电荷协同作用形成的,一方面局部放电造成从表面向内腐蚀绝缘介质,而另一方面空间电荷注人与抽出造成绝缘介质内部分子链断裂,放电通道迅速扩展,最后导致绝缘材料击穿。

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