基于化学反应速率理论的绝缘聚合物直流老化演变的仿真研究

作     者：左周 姚陈果 DISSADO L A 高岩峰 DODD S J CHALASHKANOV N M ZUO Zhou;YAO Chenguo;DISSADO L A;GAO Yanfeng;DODD S J;CHALASHKANOV N M

作者机构：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 莱斯特大学工程学院莱斯特LE17RH 国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045 林肯大学工程学院林肯LN67TS 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2020年第46卷第3期

页      面：832-842页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 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：国家创新研究群体基金(51321063) 

主　　题：计算高电压工程学 化学反应速率理论 材料不均匀性 老化 击穿 绝缘聚合物 

摘      要：直流电场作用下绝缘聚合物老化演变的仿真研究,对促进计算高电压工程学的发展有重要的理论及工程价值。为此使用MATLAB自定义编程,在二维坐标中建立有限差分老化数值模型;用绝缘薄膜的老化寿命数据所拟合的小尺寸结构单元的通用参数,表征大尺寸绝缘样品的材料不均匀性;并基于化学反应速率理论,量化计算绝缘老化过程。通过仿真发现,绝缘聚合物内部的薄弱点率先发生微小劣化,导致局部电场畸变;增强的局部电场进一步加速局部区域的老化进程,引起劣化区域的扩大与延伸;最终当局部场强达到临界值时,绝缘内部发生快速的击穿过程,并形成贯穿上下电极的细丝状导电路径,在靠近极板时由于局部电场分散性而出现分形的失效结构。该研究提出的数值仿真模型可高效、直观地反映绝缘聚合物老化过程中,从随机性局部劣化演变到确定性宏观失效的物理规律,为深入理解绝缘老化失效提供了理论参考和依据。