工频双极性方波电场下环氧树脂的空间电荷特性

作     者：张跃 苏淮北 何明鹏 吴建东 尹毅 梁智明 ZHANG Yue;SU Huaibei;HE Mingpeng;WU Jiandong;YIN Yi;LIANG Zhiming

作者机构：东方电气集团东方电机有限公司四川省德阳市618000 上海交通大学四川研究院四川省成都市610213 上海电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学)上海市闵行区200240 

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

年 卷 期：2023年第43卷第13期

页      面：5294-5301页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51737009) 四川省科技计划项目(2020YFSY0056) 

主　　题：双极性方波 环氧树脂 空间电荷 电场畸变率 

摘      要：为研究环氧树脂在双极性方波电场的空间电荷积累现象,以上升沿200μs和频率50Hz的双极性方波为极化电场,检测0.83~16.63kV/mm范围下环氧内部的空间电荷动态响应,并结合红外光谱的交联副产物分析,探讨电场幅值对空间电荷积累量及最大电场畸变率的影响。结果表明:环氧树脂表面层的空间电荷为异极性电荷占主导,48h真空脱气后其电荷量明显下降,与交联副产物等杂质相关的官能团量明显下降趋势一致。这表明交联副产物是空间电荷的主要来源之一,解离形成的正、负离子在电场作用力驱动下向极性相反电极定向迁移后,在试样表面层形成明显的异极性电荷积累。全周期平均相位体电荷密度中的绝对值密度ρa、正电荷密度ρ+和负电荷密度ρ-随外施场E均呈现指数n≈1增长,与欧姆传导的特征指数n=1相近。这表明检测电场范围可能在欧姆传导区,载流子源中杂质离子电荷占主导。负半周期ρa、ρ+和ρ-均呈现出指数n≈1的欧姆传导输运特征,而正半周ρa、ρs和ρ-均呈现出n在1.130~1.159的指数增长;全周期ρs、正半周期ρ+和负半周期ρ-呈现出了明显的三段试增长,存在2个明显的阈值电场,且最大电场畸变率δmax整体约在9%~17%左右。这可能主要与下电极侧试样在正、负半周期电场下的杂质离子电荷和电极注入电荷的量以及分布区域动态平衡相关。