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基于局部放电的脉冲电容器绝缘老化失效机理的研究

作　者: 彭倩
导　师: 吴广宁
学　校: 西南交通大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 脉冲电容器绝缘缺陷聚丙烯局部放电机械应力
分类号: TM531.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

作为脉冲功率系统的核心元件,脉冲电容器的绝缘性能直接关系到整个系统的安全性。脉冲电容器经过长时间的直流充电后在瞬间大脉冲放电,这个瞬间释放大电流的过程要求电容器内部绝缘介质具有极高的场强承载性。电容器在工作过程中击穿的现象时有发生,而目前缺乏有效的电容器绝缘状态检测方法和电容器介质失效机理的研究。研究脉冲电容器的绝缘检测方法和在工作状况下的失效机理,可以为电容器绝缘状态检测技术的发展提供理论支持,还可以指导电容器的绝缘结构设计,从而提高整个功率系统的工作可靠性。论文首先全面总结了现有电容器绝缘检测方法的最新成果,重点分析了直流局部放电检测技术作为脉冲电容器检测方法的优势和可行性。其次深入讨论了脉冲电容器绝缘缺陷的成因,重点分析了聚丙烯介质绝缘缺陷的成因和局部放电性能表现;并基于直流局部放电测试和扫描电镜试验,全面深入的讨论了聚丙烯绝缘介质和脉冲电容器的击穿过程,系统分析了脉冲电容器的击穿机理。最后提出了脉冲电容器的绝缘结构设计建议。本论文的研究工作可为脉冲电容器的绝缘设计提供参考,对改善电容器制作工艺以及用户检测其绝缘性能都具有实际意义。同时,本论文的工作也丰富了脉冲电容器在工作条件下绝缘失效机理的研究,取得成功后可促进该领域理论上的突破。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-20
  1.1 论文的研究意义  10-13
    1.1.1 脉冲功率技术现状  10-11
    1.1.2 脉冲电容器的研究进展及存在问题  11-13
  1.2 电容器绝缘状态检测技术现状  13-17
    1.2.1 介质损耗角的在线检测  13
    1.2.2 电容器极间绝缘检测  13-15
    1.2.3 DGA检测技术  15
    1.2.4 大电流老炼出厂试验  15-16
    1.2.5 电力电容器局部放电检测技术  16-17
  1.3 脉冲电容器局部放电测试技术的发展  17-19
  1.4 论文的研究内容  19-20
第2章电容器典型绝缘缺陷  20-35
  2.1 脉冲电容器绝缘结构分析  21-24
    2.1.1 聚丙烯结构特点及性能  21-22
    2.1.2 脉冲电容器试品结构  22-24
  2.2 脉冲电容器的缺陷成因分析  24-31
    2.2.1 脉冲电容器的典型缺陷  24-27
    2.2.2 绝缘缺陷成因分析  27-31
  2.3 脉冲电容器工作状况分析  31-35
第3章电容器绝缘性能测试与分析  35-45
  3.1 脉冲电容器绝缘测试系统  35-37
    3.1.1 脉冲电容器寿命试验系统  35
    3.1.2 直流局部放电测试系统  35-36
    3.1.3 脉冲电容器绝缘介质测试模型  36-37
  3.2 机械应力对聚丙烯局部放电性能的影响  37-43
    3.2.1 聚丙烯薄膜机械应力特性测试  37-38
    3.2.2 聚丙烯薄膜局部放电性能测试  38-40
    3.2.3 聚丙烯薄膜绝缘老化失效机理  40-43
  3.3 脉冲电容器局部放电试验  43-45
第4章局部放电对电容器绝缘失效的影响分析  45-58
  4.1 局部放电对电容器绝缘结构的破坏过程  45-48
  4.2 脉冲电容器失效后的绝缘破坏情况  48-52
    4.2.1 脉冲电容器解剖试验  48-49
    4.2.2 聚丙烯薄膜试样微观形貌分析  49-52
  4.3 局部放电对脉冲电容器绝缘失效的影响  52-57
    4.3.1 脉冲电容器主要缺陷电场仿真  52-55
    4.3.2 脉冲电容器老化击穿过程分析  55-57
  4.4 脉冲电容器绝缘结构设计建议  57-58
结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-66
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  66-67

基于局部放电的脉冲电容器绝缘老化失效机理的研究

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