聚合物絕緣材料耐電痕性研究及其非線性分析.pdf

1、聚合物絕緣材料有著特殊的電氣破壞現(xiàn)象：其表面在特定條件（潮濕與污穢）下會(huì)發(fā)生電痕劣化現(xiàn)象，并在周圍產(chǎn)生更多的碳化物，形成碳化導(dǎo)電通路，甚至導(dǎo)致整個(gè)絕緣擊穿。采用比漏電痕指數(shù)（CTI）方法評(píng)定材料的耐電痕性有很大的分散性，試驗(yàn)條件的略微改變都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響，因此有必要對(duì)電痕劣化現(xiàn)象進(jìn)行深入研究。耐電痕試驗(yàn)中采集的放電電流對(duì)分析聚合物材料的耐電性有重要作用，已有的文獻(xiàn)主要通過計(jì)算放電量、進(jìn)行頻譜和功率譜分析等方法研究放電電流的內(nèi)在特性。

2、由于耐電痕劣化試驗(yàn)放電是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，若僅考慮上述指標(biāo)是不夠科學(xué)的。研究放電電流的非線性特征量有助于理解放電過程的內(nèi)在機(jī)理，這是由于：1）放電過程是一個(gè)非周期、非隨機(jī)和非確定的復(fù)雜過程；2）經(jīng)過小波變換去除工頻信號(hào)的放電電流波形，其輪廓具有Mandelbrot所描述的分形體特征。本文運(yùn)用遞歸圖技術(shù)、遞歸定量分析方法、重構(gòu)混沌吸引子、龐加萊截面法和計(jì)算分形維數(shù)、最大李雅譜諾夫指數(shù)等非線性指標(biāo)，提供可視化（如混沌吸引子、遞歸圖、龐加萊

3、截面）或定量（如遞歸定量指標(biāo)等）方法，揭示放電電流在m維相空間中的動(dòng)力學(xué)特性。 混沌狀態(tài)被認(rèn)為是局部放電和電樹枝的最終形態(tài)，而電痕與混沌的關(guān)系并未有報(bào)道，本文對(duì)于耐電痕試驗(yàn)放電過程是否可以進(jìn)入混沌狀態(tài)，進(jìn)行了不同層面的討論，所得結(jié)果為：放電電流的最大李雅譜諾夫指數(shù)為正；放電電流的分形維數(shù)隨著嵌入維數(shù)的增加逐漸達(dá)到飽和值；放電電流的遞歸圖具有典型混沌信號(hào)的拓?fù)浜图?xì)紋理結(jié)構(gòu)；放電電流吸引子的龐加萊截面有大量成片的、有分形特征的不動(dòng)點(diǎn)

4、。由此可知耐電痕試驗(yàn)最終將進(jìn)入混沌狀態(tài)。 聚合物絕緣材料越來越多的應(yīng)用在各種輻射環(huán)境中，在強(qiáng)輻射線的照射下聚合物絕緣會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)變化，其中最主要的變化是分子鏈交聯(lián)和降解反應(yīng)，有必要對(duì)輻射條件下材料的耐電痕性能進(jìn)行評(píng)定。輻射線對(duì)聚合物耐電痕性能的影響非常復(fù)雜，本文主要基于IEC60112耐電痕試驗(yàn)，運(yùn)用遞歸圖技術(shù)和遞歸定量分析等方法，對(duì)交聯(lián)型和降解型聚合物進(jìn)行耐電痕性評(píng)定。所得結(jié)果表明遞歸圖方法可以將輻射劑量的影響，定性的展

5、現(xiàn)在二維可視化圖像中，而遞歸定量分析方法則量化了這種影響。 盡管阻燃劑可以延遲材料的起始閃絡(luò)電壓和火的傳播速度，但同樣會(huì)影響材料的電氣特性。關(guān)于阻燃劑對(duì)材料耐電痕性能影響的文獻(xiàn)較少，本文主要討論不同溴族阻燃劑劑量對(duì)聚合物材料耐電痕性能的影響。主要方法為分析放電電流的非線性特征，并測(cè)量材料的比漏電痕指數(shù)等。所得結(jié)果表明，遞歸圖和分形維數(shù)等非線性指標(biāo)評(píng)定阻燃劑劑量的影響同樣有效。 遞歸圖等非線性方法對(duì)評(píng)定聚合電痕劣化不同階段