高頻變壓器具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、應(yīng)用范圍廣等突出優(yōu)點(diǎn)。高頻高壓變壓器是直流變換器和電力電子變壓器必不可少的核心設(shè)備。其主要功能是在工作過程中實(shí)現(xiàn)高頻升壓、功率傳輸和高壓側(cè)與低壓側(cè)的電氣隔離。

匝間絕緣材料作為高頻變壓器繞組絕緣的重要組成部分，其高頻絕緣性能嚴(yán)重影響高頻變壓器的整體電阻水平和運(yùn)行可靠性，成為制約大功率、高頻、小型化發(fā)展的重要因素。因?yàn)楦哳l變壓器電壓波形下工作很長一段時(shí)間,短的上升時(shí)間,大的振幅和頻率高,inter-turn絕緣材料熊高重復(fù)頻率的電應(yīng)力沖擊,和強(qiáng)大的電熱耦合效應(yīng)也會(huì)加劇其絕緣性能的下降和惡化。

已有研究表明，沿面閃絡(luò)的電場強(qiáng)度遠(yuǎn)低于相同間隙體的電場強(qiáng)度，更容易造成絕緣損傷和過早失效。因此，對匝間絕緣材料高頻表面放電特性的實(shí)驗(yàn)研究，dmd絕緣材料對高頻變壓器絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。

目前，國內(nèi)外對固體絕緣材料在工頻條件下的表面放電特性進(jìn)行了大量的研究。針對絕緣材料高頻表面放電的特點(diǎn)，現(xiàn)有研究多集中在頻率對放電發(fā)展過程、放電形式和材料老化特性的影響。

羅陽、吳廣寧等發(fā)現(xiàn)在雙極方波脈沖電壓下，隨著聚酰亞胺薄膜放電的進(jìn)展，平均放電量和放電次數(shù)均先減小后增大。

劉濤,李qingmin等人建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺,高頻絕緣氣固表面放電,研究了在不同頻率和表面放電的發(fā)展和演化階段,并發(fā)現(xiàn)的表面放電模式與表面特征樣本,介電常數(shù)、電壓頻率、表面電場分布和其他因素。

劉雄、林海丹等使用幅值為18kV、頻率為100Hz的脈沖電壓對環(huán)氧樹脂表面造成老化損傷。他們在環(huán)氧樹脂老化前后進(jìn)行了閃絡(luò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著老化時(shí)間的延長，閃絡(luò)電壓先降低后升高。

的絕緣實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理和分析,現(xiàn)有的研究表明,固體介質(zhì)的絕緣失敗率是非常符合威布爾分布,和逆冪函數(shù)模型作為實(shí)證模型來描述絕緣物質(zhì)生活和電場強(qiáng)度之間的關(guān)系。

前人的研究對沿面放電主要/紙/納秒脈沖功率頻率和真空絕緣條件等相互結(jié)合,與沿面放電的高頻特征研究中,更側(cè)重于材料本身在高頻正弦信號在放電過程中,微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)演變與高頻變壓器匝間絕緣實(shí)際工作距離較大,并且很少涉及到各種材料放電特性的對比，因此難以為高頻變壓器匝間絕緣設(shè)計(jì)的工程應(yīng)用提供直觀的參考和借鑒。

本文的雙極性高頻率方波電壓下四個(gè)優(yōu)秀的耐熱及電氣性能的固體絕緣沿面放電實(shí)驗(yàn),研究絕緣紙,膜電極間隙擊穿電壓特征值,初始排放的影響和閃絡(luò)電壓與頻率分析材料,提出適合高頻表面絕緣壽命計(jì)算冪函數(shù)模型,為大功率高頻變壓器匝間絕緣材料的合理選擇和絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

絕緣紙dmd高頻變壓器,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況,設(shè)計(jì)基于高頻方波信號的沿面放電實(shí)驗(yàn)平臺,主要研究頻率間隔、匝間絕緣材料的沿面放電特性,結(jié)合SEEA的影響模型表面的絕緣材料在高頻放電機(jī)理進(jìn)行了分析,同時(shí)得到初始放電電壓,閃絡(luò)電壓和沿面絕緣壽命隨頻率的變化，對高頻變壓器匝間絕緣的優(yōu)化設(shè)計(jì)有參考價(jià)值，得出以下結(jié)論:

1)在雙極高頻方波電壓下，不同絕緣材料的閃絡(luò)電壓在一定程度上隨電極間距變化。帶電粒子的表面發(fā)展階段對閃絡(luò)的形成影響很大，與材料類型和表面條件密切相關(guān)。

2)電壓頻率對初始放電沒有影響，閃絡(luò)電壓隨著頻率的增加而顯著降低。根據(jù)SEEA模型，頻率對初始電子的形成影響很小。在電子倍增階段，頻率的增加導(dǎo)致二次電子雪崩的發(fā)展速率增加。加上絕緣表面的熱效應(yīng)，閃絡(luò)電壓明顯下降。

3)隨著頻率的增加，絕緣材料從電暈產(chǎn)生到閃絡(luò)形成的時(shí)間明顯縮短。在表面放電發(fā)展階段，頻率對介電極化損耗、表面電荷耗散時(shí)間和表面熱效應(yīng)有很大影響，最終導(dǎo)致絕緣壽命顯著下降。

4)與四種匝間絕緣材料在高頻下的表面絕緣性能相比，薄膜絕緣材料的初始放電電壓高于復(fù)合絕緣紙，說明PET薄膜和聚酰亞胺薄膜都具有良好的耐電暈性能。不同頻率聚酯薄膜的平均閃絡(luò)電壓比聚酰亞胺薄膜高0.05 ~ 0.65kv。此外，PET薄膜的絕緣壽命指數(shù)(n)低于其他絕緣材料，說明電老化率較低。

因此，考慮電暈電阻、電老化率、閃絡(luò)電壓等因素，PET薄膜在1-20khz頻率范圍內(nèi)具有較好的表面絕緣性能。但在工程應(yīng)用中，仍然需要將高頻體的擊穿特性作為高頻變壓器匝間絕緣材料選擇的主要理論依據(jù)。