聚合物绝缘空间电荷动力学的理论模型与数值仿真研究进展

作     者：张灵 陈健宁 周远翔 田冀焕 ZHANG Ling;CHEN Jianning;ZHOU Yuanxiang;TIAN Jihuan

作者机构：电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)北京市海淀区100084 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2022年第42卷第8期

页      面：3037-3054页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFB0902704) 国家自然科学基金项目(52077114) 中国科协青年人才托举工程项目(2018QNRC001)。 

主　　题：聚合物 空间电荷动力学 理论模型 数值仿真 电气绝缘 多尺度 

摘      要：强电场下聚合物空间电荷动力学过程的物理机制、实验观测及其与电气绝缘特性的关联是高电压绝缘领域的研究热点之一。目前,空间电荷测量技术的信号质量、空间分辨率与测量速度难以满足实际工程需求,而空间电荷动力学数值仿真能提供实验难以获得的数据以及发现规律,判定起主导作用的经典电导模型,有助于揭示绝缘老化机理、指导产品设计、预测服役寿命。该文首先介绍聚合物绝缘空间电荷动力学的基本理论和数学方程的一般形式,梳理2种典型绝缘结构的空间电荷仿真模型,并述评常用数值算法的特点。其次,介绍空间电荷数值仿真在基础电气性能表征、空间电荷包现象模拟以及电树枝老化特性阐释的初步应用。最后,针对空间电荷动力学模型算法的完善、微观材料参数的提取、多尺度仿真路线的提出、大尺寸和多层介质空间电荷的测量问题进行了展望。