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對比分析兩種薄膜材料的工頻擊穿電壓
閱讀：1951發(fā)布時間：2023-4-17
1試驗
1.1試驗材料
PC薄膜,、PET薄膜和芳香纖維絕緣紙均由杜邦公司生產(chǎn),，厚度均為0.5mm,。PC薄膜可在-100～125℃內(nèi)使用，吸水率低,，能在較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的電性能,，相對介電常數(shù)約為3.1。PET薄膜具有較高的絕緣電阻和擊穿電壓,，其擊穿電壓在130℃時為100MV/m,，其介電常數(shù)為3.0～3.4，介質(zhì)損耗因數(shù)為0.005%,，工作溫度為-60～120℃,；絕緣紙，NOMEX410型,，經(jīng)過軋光,，具有較高的固有介電強(qiáng)度、機(jī)械韌性,、柔性和回彈性,，與變壓器油構(gòu)成油紙復(fù)合絕緣，其相對介電常數(shù)為4,；試驗礦物油,，25號昆侖變壓器油，中國石油天然氣股份有限公司克拉瑪依潤滑油廠生產(chǎn),，其閃點(diǎn)大約為140℃,。
1.2工頻擊穿電壓試驗
擊穿電壓按照GB/T1408.1—2006《絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗方法第1部分：工頻下試驗》進(jìn)行測試。采用變壓器油作為周圍媒質(zhì),，測試3種材料在電熱老化不同階段的工頻擊穿電壓,，試驗電極選擇等直徑（?25mm）電極。
2結(jié)果與討論
2.1擊穿電壓
90℃,、110℃以及130℃3個老化溫度下,，絕緣紙、PC薄膜,、PET薄膜的工頻擊穿電壓隨老化時間的變化規(guī)律分別如圖2～4所示,。
從圖2可以看出,，芳香纖維絕緣紙在90℃,、110℃以及130℃3個老化溫度下,，擊穿電壓隨老化溫度的變化是波動的，沒有單調(diào)的增長或降低趨勢,。老化初期3個老化溫度下的擊穿電壓均有不同程度的降低,，90℃老化后的擊穿電壓降低最小，130℃老化后的擊穿電壓降低最多,；隨著老化時間的延長,，擊穿電壓呈時升時降的波動變化，但是波動范圍很小,。老化300天后3個老化溫度下油浸芳香纖維絕緣紙的擊穿電壓仍然很高,，較未老化時的擊穿電壓降幅不超過1.2kV。其原因是浸油后的芳香纖維絕緣紙與變壓器油組成了油-紙復(fù)合絕緣系統(tǒng),，而芳香纖維絕緣紙和變壓器油介電常數(shù)相差較大,，隨著老化時間的延長，芳香纖維絕緣紙自身纖維的變化導(dǎo)致其浸油率的變化,，進(jìn)而影響油紙絕緣系統(tǒng)內(nèi)電場分布情況的變化,，導(dǎo)致其擊穿電壓受絕緣破壞程度和老化溫度的影響較小。
從圖3可以看出,，PC薄膜的擊穿電壓在老化初期隨著老化溫度升高而降低,；在老化中后期情況相反，隨著老化時間的延長,，130℃老化試樣的擊穿電壓最大,，90℃老化試樣的擊穿電壓最小。130℃老化試樣的擊穿電壓隨老化時間的延長呈先降低后上升最后穩(wěn)定在21.6kV左右,；90℃與110℃老化試樣的擊穿電壓隨老化時間的延長有上下波動的現(xiàn)象,，波動幅度很小。其原因是聚碳酸酯具有較好的耐高溫性能,，90℃和110℃基本沒有老化,，材料浸油并不明顯；130℃下其絕緣結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,，浸油率增加引起擊穿電壓升高,。
從圖4可以看出，3個不同老化溫度下PET薄膜擊穿電壓隨老化時間的增加均先減小后增大,，老化300天后3個溫度下擊穿電壓差別不大,。隨著老化時間的延長，絕緣結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,，浸油率的變化導(dǎo)致了上述結(jié)果,。
比較圖2～4,，3個老化溫度下3種材料在老化前期（0～90天）的擊穿電壓均下降，老化中后期（120～300天）的擊穿電壓呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢,。這是由于老化前期材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本沒有發(fā)生變化,，且浸油不夠充分，內(nèi)部仍有較多擊穿電壓較低的氣隙,，而材料本身發(fā)生部分老化,，因此擊穿電壓較未老化時降低；老化中后期絕緣材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同程度的破壞,，增加了材料的浸油率,，使氣隙變成了具有較高擊穿電壓的“油隙"，改善了油-絕緣材料的電場分布,，提高了絕緣系統(tǒng)的起暈電壓,，隨著老化程度的增加其擊穿電壓并沒有明顯降低，因此擊穿電壓不能用來作為表征絕緣材料老化程度的參量,。但絕緣材料擊穿電壓的高低可以直接表征其電氣強(qiáng)度,，未老化時3種絕緣材料的擊穿電壓誤差范圍為±5%。3個老化溫度下老化后聚碳酸酯的擊穿電壓最大,，芳香纖維絕緣紙次之,，聚酯薄膜最小。因此,，聚碳酸酯薄膜具有更好的電氣強(qiáng)度,。
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