1.一种等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)制备多组同规格固体电介质试样,每组试样不少于10个,在30~90℃的温度范围内进行传导电流测试,传导电流密度J与场强E之间的关系如式(4):x
J=dE (4);
d和x为表征传导电流密度J与场强E关系的参数,x为表征E、J幂率关系的指数,将获取的(E,J)数据点在双对数坐标系下线性拟合,获取E‑J特性曲线;传导电流过渡到非欧姆区,两区域的分界处使E‑J曲线发生偏转,偏转处所对应的场强为阈值场强Ea;
(2)制备不少于15个的同规格固体电介质试样,进行短时击穿测试,利用式(5)所示的Weibull分布对其平均击穿场强Eb进行统计分析,将F(E)=63.2%的场强E作为同规格固体电介质试样的平均击穿场强Eb:β
F(E)=1‑exp[‑(Ela) ] (5);
式中F(E)为场强为E时的失效率,a和β分别为尺度参数和形状参数;
(3)步进应力试验施加的场强为阶梯上升,各阶场强E满足Ea
(4)明确步进应力试验参数对n的影响规律:
S4‑1:假设固体电介质的击穿发生在末级场强Ek的作用时间为完整的Δt,则ΔE为升压步长,Dc表示电介质承受电损伤的阈值,Ei为各级场强,i为第i级场强,i=0,
1,…,k‑1,k;Δt为升压时间步长,tk为末级场强Ek的作用时间;
S4‑2:根据Bernoulli公式将式(6)简化为式(8):将ΔE/Δt的比值定义为h,tc为试验的总时间;
(5)基于步骤(3)和步骤(4),采用损伤特征值法计算出反幂模型的n值以及与n对应的Dc,根据获取的n和Dc拟合寿命曲线,根据寿命曲线进行寿命预测。
2.权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,所述步骤(1)和(2)中,采用平板硫化机将固体电介质试样原料热压为相同尺寸的片状固体电介质试样。
3.权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,所述短时击穿测试中以v=1kV/s的速率匀速升压直至样品击穿。
4.权利要求1所述等效加速获取固体电介质寿命指数的参数选取方法,其特征在于,所述步骤(4)中,步进应力试验参数包括初始场强E0、升压步长ΔE、升压时间步长Δt。
5.如权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,所述步骤S4‑2中,Bernoulli公式为:式中 为多项式系数,B为Bernoulli数。
6.如权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,所述步骤(5),损伤特征值法包括如下步骤:S5‑1:基于公式(8),每组步进应力试验选取m个h值,在同一h值下进行m组ΔE与Δt数值的选取,进行步进应力试验,其中m≥3;
S5‑2:将S5‑1的m×m次步进应力试验产生的各级数据代入步进应力造成的累积损伤阈值公式中,则m×m次试验所得数据依次排列构成m×m方阵D(n),D(n)秩为1,其中n与Dc为未知量;
S5‑3:将n值从0开始迭代并将n带入公式(10)等于0中计算对应的特征值,使D(n)方阵的特征值满足λmax=mDc:D(n)方阵对应的m个特征值分别为λ1,λ2,λ3…,λm,设置精度要求α,设置I=S/λmax,当I≤α,同时取I为最小值时的n值为该固体电介质的真实n值,对应Dc=λmax/m;其中S=λ1+λ2+λ3+…+λm‑1,λmax=λm;不满足I≤α时,则n=n+δn继续进行S5‑3中的n值迭代,直至满足I≤α计算得到真实n值和对应Dc;
所述公式(10)为
7.如权利要求6所述等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,所述步进应力造成的累积损伤阈值公式为:E0为初始场强,Ei为各级场强,i为第i级场强,i=0,1,…,k‑1,k;Δt为升压时间步长,tk为末级场强Ek的作用时间。
8.如权利要求1所述等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,所述步骤(5),寿命曲线为将式(1)两侧取对数,拟合纵坐标为lnE,横坐标为lnt的寿命曲线;
Dc=tEn(1);
其中t代表电介质在场强E下的剩余电寿命,n为寿命指数,Dc表示电介质承受电损伤的累积损伤阈值。
9.如权利要求6所述等效加速预测固体电介质寿命的方法,其特征在于,相同规格固体电介质试样的n与Dc为常数。