基于化学反应速率理论的绝缘聚合物直流老化演变的仿真研究

• 作者: CHALASHKANOV N M DISSADO L A DODD S J 姚陈果 左周 高岩峰
• 来源期刊: 高电压技术
• 关键词: 计算高电压工程学 化学反应速率理论 材料不均匀性 老化 击穿 绝缘聚合物
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 计算高电压工程学研究及其应用专题
• 页码范围: 832-842
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20200331010

摘要

直流电场作用下绝缘聚合物老化演变的仿真研究,对促进计算高电压工程学的发展有重要的理论及工程价值.为此使用MATLAB自定义编程,在二维坐标中建立有限差分老化数值模型;用绝缘薄膜的老化寿命数据所拟合的小尺寸结构单元的通用参数,表征大尺寸绝缘样品的材料不均匀性;并基于化学反应速率理论,量化计算绝缘老化过程.通过仿真发现,绝缘聚合物内部的薄弱点率先发生微小劣化,导致局部电场畸变;增强的局部电场进一步加速局部区域的老化进程,引起劣化区域的扩大与延伸;最终当局部场强达到临界值时,绝缘内部发生快速的击穿过程,并形成贯穿上下电极的细丝状导电路径,在靠近极板时由于局部电场分散性而出现分形的失效结构.该研究提出的数值仿真模型可高效、直观地反映绝缘聚合物老化过程中,从随机性局部劣化演变到确定性宏观失效的物理规律,为深入理解绝缘老化失效提供了理论参考和依据.