纳米SiC加载对高频电压下聚胺表面放电性能的影响

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可再生能源系统可再生能源系统

背景情况:

• 高频电力变压器 (HFPT) 是海上可再生能源的高压,高容量隔离直流/直流转换器中的关键组件.
• 绝缘挑战,特别是在高频电压下,限制了这些变压器的性能和可靠性.

研究的目的:

• 为使用纳米碳化 (SiC) 合聚胺 (PI) 的HFPT开发一种增强的绕线绝缘策略.
• 研究SiC兴奋剂度对聚胺绝缘材料的抗放电,热稳定性和介电性质的影响.

主要方法:

• 制造纳米SiC合聚胺复合材料,其SiC度各不相同 (10%和20%).
• 绝缘性能的实验评估,包括在高频电压下放电阻力和热稳定性.
• 在高温下 (120°C) 测量表面和体积电阻.
• 介电分析以确定介电常数和频率范围内的损耗.

主要成果:

• 10%重量的SiC兴奋剂显著改善了绝缘性能,将故障时间延长了170%以上 (从17分钟到50分钟),并将最大放电幅度降低了76%
• 与纯PI相比,10%重量的SiC复合材料在120°C (表面:3.30 × 10^{14 Ω,体积:1.41 × 1015 Ω·cm) 呈现出更高的电阻.}
• 20%重量的SiC兴奋剂导致由于聚合和界面缺陷而降低稳定性,具有降低的介电性质.
• 10重%的SiC抑制了介电常数和损耗,而20重%的SiC在高频率下增加了这些值.

结论:

• 10%重量纳米SiC合是一种最佳配方,用于增强HFPT的绕线绝缘.
• 增强的绝缘性能有助于提高海上可再生能源应用的转换器的可靠性和性能.
• C兴奋剂有效地改善了电荷捕获,并抑制了界面极化,从而产生了优越的介电性能.