高压储能电容器的绝缘性能缺陷研究.pdf

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1、2014年第2期总第146期SIL-C0NVALLEY国高压储能电容器的绝缘性能缺陷研究朱泉，朱春良，周鹏杰(江西省电力公司检修分公司，江西南昌330001)摘要高压储能电容器是广泛运用于脉冲功率系统的关键技术，其趋势不断朝着高储能密度和缩减体积的方向发展．既需要提高储能密度，又要保证轻量化、小型化生产的需求，也由此带来了绝缘性能的安全隐患。目前国内出现许多服役期间的高压储能电容器频频出现绝缘性能缺陷的情况，极大地影响了脉冲功率系统工作的可靠性。关键词高压储能电容器；绝缘；局部放电；空间电荷；缺陷中图分类号：TM533文献标识码：A文章编号：1671—7597

2、(2014)02—0067—011高压储能电容器在生产过程中的物理缺陷质老化以及物理应力下的材料表面破坏缺陷，都可以导致绝缘性能产生较大影响，以至于高压储能电容器的绝缘失效。现将1．1高压储能电容器失效曲线造成高压储能电容器的绝缘性能缺陷原因，可分为三个因素。每一台高压储能电容器在通过工厂的检验批抽取后，采用2．1电应力导致的绝缘性能缺陷绝缘性能试验来审查该批次产品的单批次性能，其缺陷率应符合下图的“浴盆曲线”。其中，早期失效表示电容器在生产过在外施电压的作用下，高压储能电容器的绝缘介质表面和程中就发生了装配不当或者产生了其他因素的物理缺陷；随机内部会产生表面

3、电荷和空间电荷，其中空间电荷对内部场强的失效表示电容器在使用过程中遭到了人为破坏或不可抗力的硬影响很大。根据高压储能电容器体积小和能量密度大的特点，损；疲劳性失效表示绝缘介质在服役期间因疲劳老化而导致的高工作场强会不断累积电荷，使得原有电场发生畸变，产生局失效结果，也就是我们在下文要提到的导致高压储能电容器绝部电场过强的现象，且存在一个恶性循环的是，当电荷的密度缘性能缺陷的三大影响因素。不断增大，电场的分布畸变也就越严重，不光会导致绝缘介质加速老化，更有可能引起绝缘介质击穿。根据文献发现，PE(聚乙烯)在直流电压下老化一定时间后，电极上的局部电场增加为9tqJ

4、~电场的8-10倍。这种情况多出现在大脉冲放电的不断冲击作用时，造成电场突变，空间电荷突然脱陷，介质击穿，高压储能电容器瞬间失去功效。2．2热应力导致的绝缘性能缺陷鼍*当高压储能电容器绝缘介质的电场强度不足以击穿时，热辍应力便成为了绝缘介质性能的主要影响因素。在电容器放电阶段，高压储能电容器的工作电压升高，脉冲电流对电容器的内部会产生局部过热的现象。一旦高压储能电容器充放电的频率过高，热能就会迅速累积，促进绝缘材料的分解，降低了绝缘性能，加速了老化过程。但进行大脉冲放电存在一定的时间间隔，普遍为几秒和几十秒，热应力的均匀分布和良好的散热性能，寿命Life1t相

5、对于局部放电带来的绝缘介质的危害要小得多，仅仅是对电图1失效率与寿命时间的关系介质局部有催化老化的影响。1．2高压储能电容器的物理缺陷2．3机械应力导致的绝缘性能缺陷高压储能电容器在工业化生产过程中，无可避免的会存在机械应力指的是，在电容器的放电阶段，高压储能电容器内部缺陷，这是最常见以及无法避免的缺陷，普遍的有组合介表面的绝缘材料在承受了外部的机械应力作用下，产生了对绝质薄膜带有杂质缺陷会在电压升高后首先击穿该缺陷处，或是缘材料的伸缩、震动及受力不均的影响，导致了绝缘材料分子残存的气隙和气泡处出现局部放电造成击穿。高压储能电容器结构上的绝缘缺陷，如介质松弛、

6、出现皱纹褶皱，可能造成该中的复合介质产生褶皱，还能极易导致电容器的早期膨胀。同时，部分绝缘性能缺陷，而机械应力的作用是一种重复产生的效果，在电容器制造过程中，采用浸渍剂真空净化处理绝缘油中的水影响了绝缘介质的疲劳和裂纹的形成过程，起到了催化老化和分和空气时，抑或是在电容器外壳密封流程中，导致了掺入杂扩散裂痕的作用，让绝缘材料产生缺陷导致老化或击穿的结果。质或吸入水分的油隙缺陷，产生局部放电，严重地影响了使用这样一来，空间电荷在绝缘缺陷部位发生畸变，使得局部放电性能而降低了产品的使用寿命，使得储能电容器未完成服役期就更容易发生了。便逐渐劣化。3小结2高压储能电容

7、器的绝缘性能缺陷的影响因素高压储能电容器是广泛运用于脉冲功率系统的关键技术，高压储能电容器因其工作方式对其绝缘性能造成的强烈局其趋势不断朝着高储能密度和缩减体积的方向发展，既需要提部放电、绝缘表面产生的空间电荷畸变、热能量引起的绝缘介高储能密度，又要保证轻量化、小型化生产的需求，也由此带“(下转第63页)“2014年第2期总第146期S-L_C0NVALLEY画转速同制热模式)和室内机联机制热两种运行模式下的噪音值速并不能从根本上消除旋转噪音。对比如表4。2)风叶错位角设计。风叶增加错位角设计可以有效的避免表4偏心涡的扰动在同一点的叠加加强，对于不同的风道，错

8、位角空调器运行模式风档噪音值峰值／频率