摘要: 柔性高压直流输电技术在远距离输电系统中起着重要的作用，其中承担电能变换的主要设备为换流阀。换流阀中高压电力电子开关器件IGBT在开断过程中承受着脉冲电应力，存在绝缘材料的电老化失效风险。通过研究绝缘材料的局放特性和绝缘老化寿命，获得脉... 展开 柔性高压直流输电技术在远距离输电系统中起着重要的作用，其中承担电能变换的主要设备为换流阀。换流阀中高压电力电子开关器件IGBT在开断过程中承受着脉冲电应力，存在绝缘材料的电老化失效风险。通过研究绝缘材料的局放特性和绝缘老化寿命，获得脉冲电应力下绝缘材料的绝缘失效规律，有利于提高整个电力系统的可靠性。首先，研制了具有稍不均匀场的球板电极装置系统，建立了高频纳秒脉冲电压下固体绝缘材料的局部放电实验平台。基于等效RLC串联电路分析，排除了位移电流的影响，并设计了适用于高压高频脉冲冲击下的绝缘材料局放统计图谱程序，研究了电压幅值、频率、上升沿、脉宽对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响。其次，基于绝缘材料击穿前后的电、声、光特征，获得了能够反映单一参数对绝缘材料寿命影响的绝缘寿命曲线，研究了电压幅值、频率、上升沿、占空比对聚酰亚胺薄膜绝缘寿命的影响。结合 X 射线光电子能谱分析和光学发射光谱法获得了材料击穿前后的元素变化，认为电化学老化是最终导致聚酰亚胺薄膜击穿的主要原因。最后，对比研究了纳秒脉冲和同频交流冲击下的局部放电特性、绝缘寿命和击穿电压。发现虽然脉冲电压作用下局部放电产生的单个放电电流幅值高于同频交流电压作用下的放电电流幅值，但在一个周期时间内同频交流电压作用下的局部放电次数比纳秒脉冲电压作用下的放电次数更多且更加分散；当纳秒脉冲与同频交流幅值一致时，纳秒脉冲的绝缘寿命比交流电压下的绝缘寿命更长。 收起