簡 政 郝 建 李彥青 林元棣

(1. 重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶 400044； 2. 國家電網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院 南京 211100)

1 引言

油紙絕緣套管是電力變壓器的重要組成部分。傳統(tǒng)油紙絕緣套管在設(shè)計(jì)上具有足夠的電氣強(qiáng)度和優(yōu)良的力學(xué)性能，但制造過程中的偶然因素會(huì)造成一些先天性局部缺陷，如氣泡、裂縫、金屬顆粒污染和電極毛刺等。設(shè)備運(yùn)行過程中這些先天性局部缺陷易形成絕緣缺陷，導(dǎo)致局部電場分布不均，在絕緣介質(zhì)表面、內(nèi)部或金屬尖端等位置發(fā)生局部 放電現(xiàn)象[1-3]。局部放電將會(huì)引起介質(zhì)的劣化和損傷，使得材料局部絕緣性能降低，引發(fā)絕緣失效故障，嚴(yán)重威脅套管的安全穩(wěn)定運(yùn)行[4-7]。

油紙絕緣套管作為少油設(shè)備，其內(nèi)部芯體絕緣主要由絕緣紙與鋁箔交替包裹而成，浸漬絕緣油后共同形成“絕緣紙-鋁箔-絕緣紙”的結(jié)構(gòu)。鋁箔作為電容極板，與多層絕緣紙共同形成電容結(jié)構(gòu)，使得絕緣體的徑向電場分布更加均勻[8]。在實(shí)際運(yùn)行油紙絕緣套管中，鋁箔常面臨油硫腐蝕問題，也經(jīng)常出現(xiàn)褶皺與破損等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致由于電容層損壞引起的分壓不均和局部放電等[9]。局部放電是檢測套管油紙絕緣狀態(tài)的重要檢測手段[10-13]。劉玲 等[14]設(shè)計(jì)了5種不同的油紙絕緣故障模型，將局部放電脈沖間的時(shí)間差分布引入到局部放電模式識(shí)別中，構(gòu)造了放電相位、時(shí)間差與放電次數(shù)分布的三維譜圖，發(fā)現(xiàn)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為分類器能夠有效分辨故障類型。戴佺民等[15]制備了浸漬不良的油紙?zhí)坠苣Ｐ停秒A梯升壓法研究發(fā)現(xiàn)芯子末屏極板邊緣出現(xiàn)放電，沿極板邊緣紙層表面發(fā)生電樹枝沿面爬電，放電相位呈現(xiàn)明顯的對稱分布，PRPD圖譜呈現(xiàn)“翼狀”分布特點(diǎn)。朱文兵等[16]通過對缺陷套管與正常套管開展了局部放電試驗(yàn)，研究了放電次數(shù)、放電量與放電概率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)放電量-放電概率圖譜的偏斜度可作為識(shí)別電容屏破損空洞缺陷的特征參量。KIIZA等[17]對比缺陷套管樣品與新套管樣品的PRPD圖譜，研究發(fā)現(xiàn)對于絕緣老化后的套管，鋁箔邊緣的沿面放電現(xiàn)象與PRPD圖譜的不對稱性有關(guān)。

傳統(tǒng)“絕緣紙-鋁箔-絕緣紙”結(jié)構(gòu)為芯體的套管結(jié)構(gòu)已使用多年，為進(jìn)一步優(yōu)化套管芯體的絕緣結(jié)構(gòu)和絕緣性能，本文探索采用力學(xué)性能良好的半導(dǎo)體紙作為電容極板，在極不均勻電場下對“絕緣紙-鋁箔-絕緣紙”和“絕緣紙-半導(dǎo)體紙-絕緣紙”兩種結(jié)構(gòu)體系分別開展工頻擊穿測試和局部放電特性研究，并對比分析了兩種結(jié)構(gòu)體系的局部放電特征參量以及電場強(qiáng)度分布的差異，為優(yōu)化油紙絕緣套管芯體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論參考。

2 試驗(yàn)部分

2.1 測試平臺(tái)與樣品制備

局部放電試驗(yàn)平臺(tái)主要由交流試驗(yàn)變壓器、試驗(yàn)電極與信號(hào)采集裝置組成，試驗(yàn)平臺(tái)示意圖如 圖 1所示。無暈交流試驗(yàn)變壓器型號(hào)為YDTW50/100，額定容量為50 kV·A，額定電壓為 100 kV。本試驗(yàn)通過高頻脈沖電流法進(jìn)行放電信號(hào)采集，采用WAVERUNNER 8054示波器采集局部放電脈沖信號(hào)。示波器將采集到的放電信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，通過Matlab軟件對示波器采集到的放電信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、濾波等處理，從而得到放電量、放電次數(shù)等數(shù)據(jù)，并繪制出放電過程的PRPD圖譜。

圖1 局部放電試驗(yàn)平臺(tái)示意圖

電極裝置由有機(jī)玻璃油杯、黃銅電極以及環(huán)氧樹脂墊塊構(gòu)成。針電極長為10 mm，針尖曲率半徑為30 μm，平板電極直徑為70 mm。試驗(yàn)采用的絕緣紙厚度為0.1 mm，鋁箔厚度為0.007 mm，半導(dǎo)體紙厚度為0.075 mm，絕緣油選用新疆克拉瑪依25號(hào)環(huán)烷基礦物油，單次試驗(yàn)用油量為2 L。

在試驗(yàn)之前對樣品進(jìn)行以下處理：首先將絕緣油置于真空干燥箱中，在溫度90 ℃、真空度 -0.9 MPa下干燥48 h。分別將絕緣紙、鋁箔與半導(dǎo)體紙裁剪為邊長80 mm的正方形，將裁剪好的樣品置于130 ℃下干燥12 h，隨后浸入干燥好的絕緣油，放置于真空干燥箱中，在溫度60 ℃、真空度 -0.9 MPa下浸油48 h。

根據(jù)套管電氣絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，套管芯體每兩層鋁箔極板中會(huì)疊加多層絕緣紙，以提高套管芯體絕緣的耐局部放電能力和最大工作場強(qiáng)。本文將絕緣紙、鋁箔或半導(dǎo)體紙進(jìn)行層疊，形成“三層絕緣紙+一層鋁箔+三層絕緣紙”結(jié)構(gòu)體系(下文簡稱P-A-P結(jié)構(gòu)體系)和“三層絕緣紙+一層半導(dǎo)體紙+三層絕緣紙”結(jié)構(gòu)體系(下文簡稱P-S-P結(jié)構(gòu)體系)，如圖2所示。

圖2 兩種試驗(yàn)樣品結(jié)構(gòu)體系示意圖

在局部放電試驗(yàn)時(shí)，針電極布置位置有兩種情況：一是針電極與上層絕緣紙表面直接接觸，二是針電極穿過上層絕緣紙與中間鋁箔(半導(dǎo)體紙)表面接觸，如圖3所示。

圖3 針電極布置位置示意圖

2.2 局部放電信號(hào)標(biāo)定

通過局部放電信號(hào)的標(biāo)定，可將采集到的脈沖信號(hào)幅值信息轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的放電量。將高頻脈沖發(fā)生器并聯(lián)在樣品兩端，注入標(biāo)定的電荷量q0，信號(hào)由高頻電流互感器采集，通過示波器讀取放電脈沖信號(hào)的幅值u0，得到標(biāo)定系數(shù)k0，如式(1)所示

在每組試驗(yàn)開始前，采用XD56J高頻脈沖發(fā)生器對局部放電測量回路的放電量進(jìn)行標(biāo)定，記錄不同結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)定系數(shù)，即可將試驗(yàn)中采集到的脈沖電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為真實(shí)放電量。為提高測量回路的標(biāo)定精度，每種結(jié)構(gòu)體系下的模型選擇4個(gè)不同的電荷量q0進(jìn)行標(biāo)定。不同結(jié)構(gòu)體系下的標(biāo)定電荷量q0與脈沖幅值u0線性擬合的結(jié)果如圖4、圖5所示。根據(jù)擬合方程，可將局部放電試驗(yàn)中的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為放電量的大小。

圖4 針電極與上層絕緣紙表面直接接觸時(shí)測量電壓幅值與放電量的對應(yīng)關(guān)系

圖5 針電極穿過上層絕緣紙與鋁箔(半導(dǎo)體紙)表面接觸時(shí)測量電壓幅值與放電量的對應(yīng)關(guān)系

2.3 局部放電和工頻擊穿試驗(yàn)步驟

采用升壓法對兩種不同結(jié)構(gòu)體系的起始局放電壓與工頻擊穿電壓進(jìn)行對比研究。測量起始局放電壓時(shí)，以1 kV/min的升壓速率緩慢升高電壓，當(dāng)示波器顯示有超過對應(yīng)于放電100 pC的脈沖電壓穩(wěn)定出現(xiàn)時(shí)，將此外施電壓記為起始局放電壓，重復(fù)三次試驗(yàn)后取平均值。而工頻擊穿電壓的測試則采用直接升壓的方式進(jìn)行，升壓速率取1 kV/s，記錄樣品發(fā)生擊穿時(shí)的電壓，重復(fù)三次試驗(yàn)后取平均值。

在確定起始局放電壓與工頻擊穿電壓后，針對兩種體系分別施加一定電壓，以試驗(yàn)過程中每個(gè)時(shí)間段t內(nèi)的放電信息作為統(tǒng)計(jì)對象，依次采集該時(shí)間段內(nèi)局部放電次數(shù)Nt、最大視在放電量Qmaxt與平均視在放電量Qavet，如式(2)～(4)所示[18]。其中Qtotalt為時(shí)間段t內(nèi)采集到的總放電脈沖電荷量。

此外，將局部放電信號(hào)的相位與幅值(φi,qi)以描點(diǎn)的方式繪制在二維q-φ坐標(biāo)系內(nèi)得到PRPD圖譜，其可以清晰地反映放電脈沖在不同相位區(qū)域的密集程度[19-20]。

3 結(jié)果與分析

3.1 多層絕緣紙與鋁箔和半導(dǎo)體紙結(jié)構(gòu)體系的放電電壓對比

當(dāng)針電極分別處于上層絕緣紙表面和以鋁箔和半導(dǎo)體紙為電容極板的表面時(shí)，P-A-P結(jié)構(gòu)體系和P-S-P結(jié)構(gòu)體系的起始局放電壓和工頻擊穿電壓如表1所示。當(dāng)針電極與兩種結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙表面直接接觸時(shí)，P-S-P結(jié)構(gòu)體系的起始局放電壓為10 kV，工頻擊穿電壓為22 kV，均比P-A-P結(jié)構(gòu)體系的對應(yīng)值高2 kV。當(dāng)針電極穿過上層絕緣紙接觸鋁箔或半導(dǎo)體紙表面時(shí)，P-S-P結(jié)構(gòu)體系的起始局放電壓為5 kV，工頻擊穿電壓為18.5 kV，均比P-A-P結(jié)構(gòu)體系的對應(yīng)值高1 kV?？梢?，采用半導(dǎo)體紙作為套管芯體電容極板時(shí)，其絕緣強(qiáng)度要略優(yōu)于采用鋁箔的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式。

表1 兩種結(jié)構(gòu)體系在不同電極形式下的起始局放電壓 和工頻擊穿電壓

當(dāng)兩種結(jié)構(gòu)體系發(fā)生工頻擊穿后，絕緣紙、半導(dǎo)體紙與鋁箔上均會(huì)留下孔洞。針電極直接接觸兩種結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙表面時(shí)樣品擊穿后的表面形貌分別如圖6、圖7所示；針電極穿過兩種結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙接觸鋁箔或半導(dǎo)體紙表面擊穿后的表面形貌分別如圖8、圖9所示。鋁箔和半導(dǎo)體紙擊穿后的表面形貌有明顯區(qū)別。鋁箔發(fā)生擊穿后只在中間留下一處較小孔洞(圖6、圖8)，而半導(dǎo)體紙擊穿后紙張中間出現(xiàn)較大孔洞(圖7、圖9)。此外，半導(dǎo)體紙被擊穿后易導(dǎo)致材料破碎，擊穿時(shí)產(chǎn)生大量白煙并伴隨燒焦糊味，易使得與其接觸的絕緣紙受到顆粒污染，且容易污染絕緣油。

圖6 針電極接觸上層絕緣紙擊穿后鋁箔 與相鄰絕緣紙的表面形貌

圖7 針電極接觸上層絕緣紙擊穿后半導(dǎo)體紙 與相鄰絕緣紙的表面形貌

圖8 針電極接觸鋁箔擊穿后鋁箔與相鄰絕緣紙的表面形貌

圖9 針電極接觸半導(dǎo)體紙擊穿后半導(dǎo)體紙與相鄰絕緣紙的表面形貌

3.2 多層絕緣紙與鋁箔和半導(dǎo)體紙結(jié)構(gòu)體系的局部放電量對比分析

當(dāng)針電極直接接觸上層絕緣紙表面時(shí)，P-A-P結(jié)構(gòu)體系和P-S-P結(jié)構(gòu)體系均能在12 kV外施電壓下維持5 min左右穩(wěn)定的局部放電而不被擊穿；而當(dāng)外施電壓進(jìn)一步提高時(shí)，兩種結(jié)構(gòu)體系則均會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生擊穿。因此，本試驗(yàn)選擇在12 kV下加壓4 min，進(jìn)行針電極直接接觸上層絕緣紙表面時(shí)兩種結(jié)構(gòu)體系平均視在放電量和最大視在放電量大小的比較。當(dāng)針電極穿過上層絕緣紙與鋁箔或半導(dǎo)體紙表面接觸時(shí)，P-A-P結(jié)構(gòu)體系和P-S-P結(jié)構(gòu)體系均能在8 kV外施電壓下維持5 min左右穩(wěn)定的局部放電而不被擊穿，而提高電壓至10 kV時(shí)，兩者均在較短時(shí)間內(nèi)便發(fā)生擊穿。因此，當(dāng)針電極穿過上層絕緣紙與鋁箔或半導(dǎo)體紙表面接觸時(shí)，試驗(yàn)選擇在8 kV下加壓4 min，比較兩種結(jié)構(gòu)體系的平均視在放電量和最大視在放電量大小。

針電極直接接觸上層絕緣紙表面時(shí)兩種結(jié)構(gòu)體系平均視在放電量與最大視在放電量隨時(shí)間的變化規(guī)律對比情況如圖10所示。在12 kV電壓下，P-A-P結(jié)構(gòu)體系和P-S-P結(jié)構(gòu)體系均能產(chǎn)生較高且穩(wěn)定的局部放電，但P-A-P結(jié)構(gòu)體系的局部放電現(xiàn)象更為劇烈(圖10a)。P-S-P結(jié)構(gòu)體系在每一個(gè)采樣周期內(nèi)的平均視在放電量整體維持在700 pC左右。而隨著加壓時(shí)間的推移，P-A-P結(jié)構(gòu)體系單位周期內(nèi)的平均視在放電量有顯著提升的趨勢。在整個(gè)加壓過程中P-A-P結(jié)構(gòu)體系的最大視在放電量在短時(shí)間由7 000 pC迅速增加到25 000 pC左右，且持續(xù)維持在較高水平；而P-S-P結(jié)構(gòu)體系的最大視在放電量始終保持在5 000 pC附近，并沒有隨著時(shí)間的推移而顯著增加(圖10b)。這表明P-S-P結(jié)構(gòu)體系在極不均勻電場下相較于P-A-P結(jié)構(gòu)體系更不易發(fā)生局部放電。

圖10 12 kV下針電極與兩種結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙直接接觸時(shí)放電量隨時(shí)間的變化規(guī)律

針電極穿過上層絕緣紙與鋁箔或半導(dǎo)體紙表面接觸時(shí)，兩種結(jié)構(gòu)體系平均視在放電量與最大視在放電量隨時(shí)間的變化規(guī)律對比如圖11所示。在8 kV電壓下，兩種結(jié)構(gòu)體系均能產(chǎn)生相對穩(wěn)定局部放電現(xiàn)象(圖11a)。P-A-P結(jié)構(gòu)體系的平均視在放電量在加壓初期與中期均大于P-S-P結(jié)構(gòu)體系，而隨著時(shí)間的推移，兩種結(jié)構(gòu)體系的平均視在放電量逐漸趨于同一水平。在加壓過程中的大部分采樣周期內(nèi)，P-A-P結(jié)構(gòu)體系的最大視在放電量均大于P-S-P結(jié)構(gòu)體系，隨著時(shí)間的推移，兩種結(jié)構(gòu)體系的最大視在放電量略微下降(圖11b)?？傮w上，P-A-P結(jié)構(gòu)體系的平均視在放電量要大于P-S-P結(jié)構(gòu)體系。

圖11 8 kV下針電極與兩種結(jié)構(gòu)體系的鋁箔或半導(dǎo)體紙接觸時(shí)放電量隨時(shí)間的變化規(guī)律

3.3 多層絕緣紙與鋁箔和半導(dǎo)體紙結(jié)構(gòu)體系的PRPD圖譜對比分析

針電極直接接觸上層絕緣紙表面與針電極穿過上層絕緣紙與鋁箔(半導(dǎo)體紙)表面接觸，兩種結(jié)構(gòu)體系的PRPD圖譜如圖12～15所示。圖12和圖13 分別是針電極直接接觸P-A-P結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙表面與P-S-P結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙表面，在12 kV加壓4 min時(shí)的PRPD圖譜。由圖12可知，對于P-A-P結(jié)構(gòu)體系，其局部放電脈沖均主要分布在0°～70°、180°～250°以及320°～360°之間，且最大放電脈沖幅值達(dá)25 000 pC左右。此時(shí)P-A-P結(jié)構(gòu)體系處于劇烈局部放電狀態(tài)，而在超過4 min后，該結(jié)構(gòu)體系由于在放電脈沖的劇烈沖擊下而迅速被擊穿。由圖13可知，相較于P-A-P結(jié)構(gòu)體系，P-S-P結(jié)構(gòu)體系局部放電現(xiàn)象的劇烈程度明顯更弱，其局部放電脈沖均主要分布在0°～90°與180°～270°之間，放電脈沖呈對稱分布。兩段區(qū)間內(nèi)的放電幅值相近，其放電脈沖幅值接近5 000 pC。同時(shí)，在同一采樣周期內(nèi)P-S-P結(jié)構(gòu)體系的放電脈沖數(shù)明顯少于P-A-P結(jié)構(gòu)體系。

圖13 針電極直接接觸P-S-P結(jié)構(gòu)體系的上層 絕緣紙的PRPD圖

針電極穿過上層絕緣紙與P-A-P結(jié)構(gòu)體系的鋁箔和P-S-P結(jié)構(gòu)體系的半導(dǎo)體紙表面接觸，在8 kV加壓4 min時(shí)的PRPD圖譜如圖14、圖15所示。由圖14可知，對于P-A-P結(jié)構(gòu)體系，其局部放電脈沖均主要分布在0°～90°、130°～260°以及320°～360°之間，而整體脈沖放電強(qiáng)度較低，其幅值僅為487 pC，遠(yuǎn)低于圖12的25 000 pC。由圖15可知，相較于P-A-P結(jié)構(gòu)體系，P-S-P結(jié)構(gòu)體系局部放電現(xiàn)象的劇烈程度略微降低，PRPD圖譜在正負(fù)半周上呈現(xiàn)不對稱性，其負(fù)半周上的放電脈沖強(qiáng)于正半周。其放電脈沖分布情況與圖14類似，主要分布于正弦周期的上升沿。此外，在同一采樣周期內(nèi)P-S-P結(jié)構(gòu)體系的放電脈沖數(shù)也少于P-A-P結(jié)構(gòu)體系。

圖12 針電極直接接觸P-A-P結(jié)構(gòu)體系的上層 絕緣紙的PRPD圖

圖14 針電極穿過上層絕緣紙接觸P-A-P結(jié)構(gòu)體系 鋁箔的PRPD圖

圖15 針電極穿過上層絕緣紙接觸P-S-P結(jié)構(gòu)體系 半導(dǎo)體紙的PRPD圖

3.4 多層絕緣紙與鋁箔和半導(dǎo)體紙結(jié)構(gòu)體系的 電場分布對比分析

本文采用有限元分析軟件 COMSOL Multiphysics對兩種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行電場分布模擬。在12 kV外施電壓下，當(dāng)針電極直接接觸P-A-P結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙表面時(shí)，鋁箔的電場分布如圖16所示。由圖16可知，在外施電壓作用下，P-A-P結(jié)構(gòu)體系鋁箔在針電極接觸點(diǎn)下的電場強(qiáng)度最大，達(dá)到2.69×107V/m；距離針尖越遠(yuǎn)，電場強(qiáng)度急劇下降，在絕緣紙邊緣區(qū)域幾乎降低至零。P-S-P結(jié)構(gòu)體系中半導(dǎo)體紙的電場分布與之相似。同理，當(dāng)針電極穿過上層絕緣紙與鋁箔(半導(dǎo)體紙)表面接觸時(shí)，兩結(jié)構(gòu)體系電容極板的電場分布與圖16類似。

圖16 12 kV下針電極接觸P-A-P結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙 表面時(shí)鋁箔的電場分布

針電極在不同位置時(shí)，兩種結(jié)構(gòu)體系中電容極板(鋁箔或半導(dǎo)體紙)電場強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖17、圖18所示。其中，在工頻電壓激勵(lì)下，兩種結(jié)構(gòu)體系電容極板的電場強(qiáng)度隨電壓呈周期變化，均在電壓幅值處達(dá)到最大值。由圖17可知，當(dāng)針電極直接接觸兩種結(jié)構(gòu)體系的上層絕緣紙時(shí)，在12 kV電壓下，P-A-P結(jié)構(gòu)體系中鋁箔上的電場強(qiáng)度均大于P-S-P結(jié)構(gòu)體系中半導(dǎo)體紙上的電場強(qiáng)度，鋁箔上的電場強(qiáng)度最大值是2.69×107V/m，遠(yuǎn)大于半導(dǎo)體紙上的電場強(qiáng)度最大值4.17×106V/m。因半導(dǎo)體紙作為半導(dǎo)電材料，其內(nèi)部含有部分電導(dǎo)性粒子。作為電容結(jié)構(gòu)的極板時(shí)，在激勵(lì)電壓的作用下其表面會(huì)產(chǎn)生極化電荷，極化電荷累積形成極化電場，該電場與原電場方向相反，兩電場疊加后場強(qiáng)會(huì)減小。

由圖18可知，當(dāng)針電極穿過兩種結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙與鋁箔或半導(dǎo)體紙表面接觸時(shí)，在8 kV電壓下，P-A-P結(jié)構(gòu)體系中鋁箔上的電場強(qiáng)度最大值高達(dá)9.10×108V/m，遠(yuǎn)大于圖17中鋁箔上的電場強(qiáng)度最大值。這是由于針電極破壞了結(jié)構(gòu)體系的電容層結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際絕緣厚度。同時(shí)針電極直接與電容極板接觸，電容極板間的絕緣介質(zhì)無法對電場強(qiáng)度進(jìn)行分壓，因此該情形下結(jié)構(gòu)體系的電場強(qiáng)度最大值更大。由于電場強(qiáng)度越大，體系中電荷的分布越密集，絕緣介質(zhì)就更容易被電離，產(chǎn)生電勢差。電荷從高電勢向低電勢發(fā)展越迅速，進(jìn)而引起局部放電現(xiàn)象越劇烈，絕緣體系的放電量也越大。從而驗(yàn)證了第3.2節(jié)中兩種結(jié)構(gòu)體系局部放電量的差異。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系采用半導(dǎo)體紙代替鋁箔作為電容極板時(shí)，在相同激勵(lì)電壓下，含半導(dǎo)體紙結(jié)構(gòu)體系的最大電場強(qiáng)度更小。

圖17 12 kV下針電極與兩種結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙表面直接接觸時(shí)電容極板的電場強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律

圖18 8 kV下針電極穿過上層絕緣紙與兩種結(jié)構(gòu)體系的 電容極板接觸時(shí)電容極板的電場強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律

4 結(jié)論

(1) 當(dāng)針電極直接接觸P-A-P結(jié)構(gòu)體系與P-S-P結(jié)構(gòu)體系上層絕緣紙表面時(shí)，P-S-P結(jié)構(gòu)體系的起始局放電壓與工頻擊穿電壓均略高于P-A-P結(jié)構(gòu)體系。

(2) 無論針電極直接接觸兩種結(jié)構(gòu)體系的上層絕緣紙表面，還是穿過上層絕緣紙接觸鋁箔或半導(dǎo)體紙表面，同等電壓下P-A-P結(jié)構(gòu)體系的平均視在放電量與最大視在放電量均要高于P-S-P結(jié)構(gòu)體系；在同一工頻周期內(nèi)，同等電壓下P-A-P結(jié)構(gòu)體系的放電脈沖數(shù)也多于P-S-P結(jié)構(gòu)體系。電容極板采用半導(dǎo)體紙時(shí)，多層結(jié)構(gòu)體系具有較好絕緣性能的主要原因是半導(dǎo)體紙降低了結(jié)構(gòu)體系在極不均勻電場下的最大場強(qiáng)值。