方波脈沖電壓對局部放電特性及電機絕緣壽命影響機理研究.pdf

1、由于在節(jié)能、調(diào)速等方面的顯著優(yōu)點，變頻電機在各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。變頻器采用脈寬調(diào)制技術(shù)，輸出具有高頻、快速變化的方波脈沖電壓，給電機絕緣帶來了新的問題。一般認為，電機端部過電壓引起的局部放電是變頻電機絕緣失效的主要原因。對此，IEC制定相關(guān)標準，規(guī)定對低壓散繞和高壓成型電機，分別應(yīng)測試其局部放電起始放電電壓(PDIV)和耐電暈性能，以避免變頻電機服役期間因局部放電導(dǎo)致電機絕緣早期失效。然而，標準執(zhí)行中，以下問題亟待解決:①脈沖電壓下的

2、局部放電與逆變器產(chǎn)生的干擾在時域和頻域發(fā)生重疊，局部放電信號提取較為困難，PDIV測試時信噪比常不能滿足要求;②PDIV測試時必須考慮脈沖電壓參數(shù)對局部放電統(tǒng)計特性的影響，而這種影響規(guī)律尚不明確;③電壓參數(shù)對壽命測試結(jié)果的影響可能會造成的耐電暈性能測試結(jié)果的不準確。
　　針對以上問題，本研究從以下方面展開工作:
　　首先，研制能輸出各種電壓參數(shù)的脈沖電壓發(fā)生裝置并搭建重復(fù)脈沖電壓下局部放電測試平臺。結(jié)合使用IGBT開斷和功率

3、放大技術(shù)，產(chǎn)生了上升時間最短為50 ns，電壓頻率、占空比和幅值在較寬范圍內(nèi)可調(diào)的重復(fù)方波脈沖電壓。采用高頻電流傳感器(HFCT)和超高頻方法，結(jié)合相應(yīng)濾波和移頻技術(shù)，設(shè)計了適用本研究的局部放電離線檢測和在線監(jiān)測系統(tǒng)。然后，利用該系統(tǒng)，在不同脈沖電壓參數(shù)下，研究了聚酰亞胺單點接觸試樣局部放電統(tǒng)計特性，總結(jié)出脈沖電壓參數(shù)對局部放電統(tǒng)計特性的影響規(guī)律并對相應(yīng)機理進行了解釋，從而為低壓散繞電機PDIV測試中信噪比的提高和脈沖參數(shù)的選擇提供了參

4、考依據(jù)。最后，利用單點放電試樣，在不同參數(shù)的重復(fù)方波脈沖電壓下，進行了電老化實驗研究。根據(jù)所得壽命及局部放電統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對方波脈沖電壓參數(shù)對壽命測試結(jié)果影響進行了統(tǒng)計分析及機理解釋。
　　研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):等待初始電子產(chǎn)生時快速變化的脈沖引起的激發(fā)電壓升高改變了局部放電時頻特性，局部放電幅值和電磁信號高頻能量隨著脈沖電壓上升時間的減小而增大;由于局部放電的記憶效應(yīng)，放電幅值和相位隨著脈沖頻率的增大而減小，脈沖電源占空比的變化會引起局部放