環(huán)氧絕緣材料在脈沖熱應(yīng)力下的暫態(tài)溫度分布研究.pdf

1、飽和電抗器是HVDC換流閥的核心保護(hù)元件，換流閥周期性的導(dǎo)通與關(guān)斷使飽和電抗器絕緣長期承受周期性脈沖電熱應(yīng)力的聯(lián)合作用，快速?zèng)_擊熱應(yīng)力可能使環(huán)氧樹脂材料更易出現(xiàn)局部微觀結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致絕緣性能下降。目前對飽和電抗器環(huán)氧樹脂材料周期性脈沖熱應(yīng)力及其引起的絕緣老化機(jī)理尚不清楚，這成為影響高壓直流輸電可靠性的潛在威脅。
　　基于對飽和電抗器工況及發(fā)熱原因進(jìn)行深入調(diào)研和分析，得出銅損發(fā)熱由于水冷系統(tǒng)散熱可忽略不計(jì)，而鐵芯與環(huán)氧緊密貼合的結(jié)構(gòu)

2、使鐵損發(fā)熱成為了電抗器內(nèi)部絕緣的主要熱應(yīng)力源，鐵芯發(fā)熱為周期性脈沖特性，極難計(jì)算及進(jìn)行內(nèi)部測量。因此本文利用微秒脈沖電流和電熱合金形成阻性發(fā)熱，以相同波形電功率代替鐵損功率，提出一種微秒級脈沖熱源模擬方法，簡化了仿真計(jì)算的同時(shí)也能在實(shí)驗(yàn)室條件下穩(wěn)定測量。
　　基于以上探知，本文將重點(diǎn)對飽和電抗器環(huán)氧樹脂材料的熱應(yīng)力分布計(jì)算與快速瞬態(tài)溫度測量兩個(gè)問題進(jìn)行了研究。
　　1)采用基于JMAG-Designer的有限元分析軟件，建立

3、脈沖功率發(fā)熱模型，可實(shí)現(xiàn)對材料內(nèi)部US量級瞬態(tài)溫度分布規(guī)律的仿真計(jì)算。
　　2)對國內(nèi)外快速測溫方法和傳感器技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，選定光纖分離式紅外測溫儀和光纖光柵分別作為瞬時(shí)和長時(shí)測溫傳感器，并進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，建立了基于IGA740-LO光纖分離式紅外快速測溫平臺，溫度測量響應(yīng)速度可達(dá)6us～9us;
　　3)以沖擊電流發(fā)生器作為電源，Cr20Ni80鎳鉻電熱合金扁帶作為電阻模擬熱源，對距離熱源不同位置的環(huán)氧材料瞬態(tài)溫度變化進(jìn)