【摘 要】
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环氧树脂具有电气绝缘和机械支撑作用,是大型磁体设备的核心部件,其局部放电行为会加速磁体绝缘的劣化,严重威胁大型磁体设备的安全。目前针对强磁场环境下环氧树脂绝缘的局部放电鲜有研究。大型磁体的绝缘设计无据可依,实际运行状态偏离设计预期,一旦诱发局部放电将导致大型磁体设备发生重大事故。本文以磁体绝缘常用环氧树脂为对象,基于大型磁体中环氧树脂的磁场分布仿真,研究了强磁场对其介电特性的影响,进一步探索了强磁
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环氧树脂具有电气绝缘和机械支撑作用,是大型磁体设备的核心部件,其局部放电行为会加速磁体绝缘的劣化,严重威胁大型磁体设备的安全。目前针对强磁场环境下环氧树脂绝缘的局部放电鲜有研究。大型磁体的绝缘设计无据可依,实际运行状态偏离设计预期,一旦诱发局部放电将导致大型磁体设备发生重大事故。本文以磁体绝缘常用环氧树脂为对象,基于大型磁体中环氧树脂的磁场分布仿真,研究了强磁场对其介电特性的影响,进一步探索了强磁场对环氧树脂绝缘的局部放电特征量的影响机理。主要工作和结论如下:1.通过有限元仿真分析了某强磁设备环氧树脂磁场分布情况,基于中国科学院电工研究所JMTD 12T100超导磁体模拟了强磁场装备中磁场环境,采用三电极系统测试强磁场环境下环氧树脂电导率,发现环氧树脂电导率与磁场强度呈正相关,水平磁场相对于垂直磁场对环氧树脂电导率的影响更为明显;基于宽频介电谱测试,发现介电常数与磁场强度呈负相关,垂直磁场相对于水平磁场对环氧树脂介电常数的影响更为显著。2.利用所搭建的局部放电模型探究了强磁场环境对环氧树脂典型缺陷交流局部放电的影响,发现强磁场提升内部气隙缺陷局部放电起始电压,水平磁场抑制局部放电发展过程,垂直磁场促进局部放电发展过程;对于导体尖端缺陷,磁场降低局部放电起始电压的同时加速局部放电发展过程,垂直磁场对局部放电的影响更为显著;对于沿面放电,随磁场强度增加局部放电起始电压呈现非单调变化同时磁场加速局部放电发展过程。3.采用脉冲电流法探究了强磁场环境对环氧树脂典型缺陷直流局部放电的影响,发现内部气隙缺陷局部放电时间随磁场增大不断提升,且熄灭时间受磁场强度影响的同时,垂直磁场下局部放电熄灭时间较长;对于导体尖端缺陷,随磁场强度增大放电时间提升,且磁场角度对局部放电时间无影响;对于沿面放电,随着磁场强度增大,放电时间逐渐提升,熄灭时间逐渐降低且磁场角度对放电时间影响较为明显,对熄灭时间影响较小。本研究成果可为强磁体绝缘设计提供参考数据。
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