【技术实现步骤摘要】
基于驱动能量的机械应力作用下电树枝劣化分析方法
本专利技术属于高压设备领域,涉及聚合物电树枝的劣化状态评估,特别涉及一种基于驱动能量的机械应力作用下电树枝劣化分析方法。
技术介绍
随着电网规模不断增大,传输容量逐步提升,对绝缘材料的可靠性和安全性要求也越来越高。绝缘材料在运行过程中会发生绝缘劣化现象,电树枝作为典型的绝缘劣化形式,受到了国内外学者的广泛关注。聚合物的绝缘劣化形式分为内部击穿和沿面击穿两种,内部击穿即电树枝击穿,是绝缘内部劣化的唯一形式。沿面击穿为电痕击穿,多发生于固体-气体或固体-液体的结合部位。电树枝是由于杂质、气泡等缺陷导致的局部电场集中所引起的局部放电现象,最终可贯穿高压电极与地电极,造成绝缘击穿。电树枝为树枝状放电通道,是制约电力系统安全可靠运行的瓶颈。电树枝的引发和生长与其驱动能量密切相关。当聚合物受到电场作用时,静电场中储存着能量,我们称之为静电能。应变能是外力对聚合物作用过程中储存在聚合物内部的能量。应变能与静电能同时驱动电树枝生长。当聚合物内部的能量超过电树枝的生长阈值时,会造成分子链损伤或打断分子链,释放自由基。在氧的参与下,自由基发生链式反应,造成更大范围的裂解,最终形成低密度区。低密度区的局部放电阈值远低于纯介质,因此,当局部电场达到低密度区的击穿场强时,发生局部放电,数次的局部放电累积可形成空心的电树枝通道。当电树枝的驱动能量增大时,会加速电树枝的生长。电缆在长期运行过程中,要承受机械应力(如重力、挤压力、拉伸力)和电压的同时作用。机械应力可改变分子链构象,从而 ...
【技术保护点】
1.基于驱动能量的机械应力作用下电树枝劣化分析方法,其特征在于,包括以下步骤:/n1)计算机械应力与电场联合作用下的聚合物应变能密度(W
【技术特征摘要】
1.基于驱动能量的机械应力作用下电树枝劣化分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)计算机械应力与电场联合作用下的聚合物应变能密度(Wm)和静电能密度(We)的总能量密度:
式中,σ是机械应力,Y是弹性模量,εr是绝缘介质的相对介电常数,E是局部电场强度,其中π是常数,r和l分别是圆柱形电树枝通道的半径和长度;
2)计算未受到机械应力时,电树枝生长所需克服的表面能(Ws)和塑性形变能(Wf):
Ws=2πrγdlWf=πr2aδydl
式中,γ是表面张力,a是几何修正系数,δy是屈服应力;
3)计算受到机械应力作用时,塑性形变能(Wf’)的表达式:
Wf'=Wf±0.5πr2σedl
式中,e为应变水平,+σ为拉应力,-σ为压应力;...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜伯学,张莹,李进,孔晓晓,梁虎成,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津;12
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