不同温度下聚酰亚胺真空直流沿面闪络特性

为了提高固体绝缘介质应用于复杂工程环境下的可靠性,以自制备的聚酰亚胺(PI)平板试样为研究对象,实验研究了PI在不同温度(193~373K)范围内的真空直流沿面闪络特性,并分析其闪络机理。结果发现:随着温度的升高,闪络电压呈现先降低、后升高、再降低的变化规律,且分别在273K与313K时达到最小、最大值;高温区域(313~373K)的闪络电压较低温区域(193~273K)的闪络电压有明显提高。对实验结果进行分析,认为高场强下阴极附近电子发射、固体绝缘介质体内的电荷输运以及气体解吸附都是影响固体绝缘介质真空直流沿面闪络特性的重要原因,其中的气体解吸附更是影响真空直流沿面闪络特性的最关键因素。     

溅射金膜对氧化铝陶瓷纳秒脉冲真空沿面闪络的影响

研究了溅射金膜对氧化铝陶瓷在真空环境中、纳秒脉冲高电压作用下沿面闪络特性的影响规律.通过对氧化铝陶瓷表面粗糙度、电极接触形式的研究,并结合表面态陷阱、界面能带结构、电荷注入过程的分析,探究了影响氧化铝陶瓷溅射金膜后沿面闪络电压的主要原因.在50 ns/1.2μs脉冲下、电极间距10 mm时,测量各试样的闪络电压60次,取后30次平均值作为稳定的闪络电压.研究结果发现,氧化铝陶瓷在溅射金膜电极试样的闪络电压比直接压接电极试样的闪络电压低,这是因为在不同电极接触方式下,氧化铝陶瓷材料的表面态对真空中的电子发射和材料表层的电荷注入的影响不同所致.     

TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3绝缘结构的真空沿面闪络特性

基于变插入层介电常数的多层绝缘结构能改善电场分布、提高真空沿面闪络特性.通过真空热压烧结制备了TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3(A-B-A)3层绝缘结构,A层w(TiO2)为0.5%到20%.测量了该绝缘结构的真空沿面闪络特性,发现闪络特性随w(TiO2)的增加而提高,当w(TiO2)为20%时,其脉冲初次闪络电压较同等厚度的Al2O3陶瓷提高了63%.研究发现:A层的介电常数可由w(TiO2)调控,介电常数的增大能有效降低真空-绝缘子-阴极三结合点处的电场强度;A层表面存在的TiO2颗粒可以减小二次电子发射系数并改善表面电荷分布;TiO2的电导率虽比Al2O3高,但其仍为绝缘体,即使TiO2含量较高时也不会形成贯穿的导电通道.     

空气中聚酰亚胺沿面闪络特性

由于聚酰亚胺(PI)具有良好的绝缘性、可塑性,因此PI作为一种特殊的工程材料被广泛应用于航天、航空.对不同间距的PI材料进行沿面闪络实验,得到PI闪络平均电压.实验发现:电极间距一定时,随着闪络放电次数的增加,闪络电压呈现先升高后降低最后趋于稳定的规律;放电次数一定时,闪络电压随电极间距的增大而增大.分析实验结果得出:PI样品表面粗糙的改变以及表面化学变化是造成上述规律的主要原因;样品表面粗糙程度越小闪络电压越低,闪络过程中C—O键含量的增加提高样品的亲水性,降低PI样品的绝缘性.     

环氧及其复合材料气固界面快脉冲闪络特性

设计了用于气固界面闪络的实验装置,可以安装指形电极(曲率半径为10mm)和平板电极.该设备可输出峰值为125kV、上升沿和半高宽为20ns/5μs的快脉冲.研究了无试样时指形电极系统在不同气压下的击穿特性,在空气和SF6气体中不同气压下纯环氧的脉冲闪络特性,以及不同质量分数的Al2O3·3H2O环氧复合材料在0.4MPa空气中的沿面闪络特性.结果表明,SF6气体中绝缘介质的闪络电压较空气中有更大的分散度,环氧复合材料质量分数为20%时闪络电压最低.     

氩等离子体射流对聚四氟乙烯表面改性的研究

采用氩等离子体射流对有机材料聚四氟乙烯(PTFE)进行表面改性,通过接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)观察、X射线光电子能谱(XPS)和衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析,以及表面电阻率和沿面闪络电压等参量的测量,研究了等离子体射流处理前后PTFE的表面特性。实验结果表明:氩等离子体射流产生的粒子主要有OH、N*、Ar和少量的O。PTFE经大气压氩等离子体射流处理后,其表面水接触角下降,表面粗糙度变大,表面突起和裂痕显著增加,且表面有新的含氧基团生成;增加表面改性时间,表面改性效果会达到饱和状态;另一方面,表面改性后的PTFE存在微弱的老化效应,当在空气中放置10d后,其表面水接触角为66.2°,仍然低于表面处理前的值。由于等离子体改性使PTFE表面形态及化学成分发生变化,粗糙度增加,使PTFE表面电阻率降低,导致其沿面闪络电压升高。     

环氧及其复合材料在变压器油中的快脉冲闪络特性

研究了纳秒级高压脉冲作用下环氧及其复合材料在变压器油中的沿面闪络特性,发现由于多次闪络引起材料表面的破坏和杂质的积累,致使环氧树脂的闪络电压随着闪络次数的增加显著降低,并且随着液压的增加,液体中的气泡运动受到阻碍,闪络电压有明显的升高.对脉冲陡度和沿面闪络电压的关系进行了拟合和外推,发现采用肖特基效应方程的倒数形式可得到较好的拟合效果.不同填料含量的微米TiO2/环氧复合材料的闪络电压随着w(TiO2)的增加呈现"V"形变化趋势,并在w(TiO2)约为20%时出现最低值.     

真空中绝缘子闪络前表面电荷分布的二维仿真

基于真空闪络的二次电子发射雪崩(SEEA)模型,针对片式有机玻璃PMMA和氧化铝陶瓷两种典型绝缘材料,利用蒙特卡罗法仿真研究了平面圆形及矩形对称电极系统中绝缘子表面电荷的二维分布.仿真结果表明:在靠近阴极处的绝缘子表面存在小范围的负电荷区,而后变为较大范围的正电荷区;随外施电压的提高,绝缘子表面的正电荷区域及密度增大,而负电荷区域及密度减小;二次电子发射系数较小的PMMA绝缘子表面正电荷密度较低;由于圆形电极表面电场分布较矩形电极系统不均匀,其电荷密度分布更不均匀.将仿真结果与他人的实验结果进行了分析对比,发现两者比较接近.     

电子轰击下MgO薄膜的二次电子效应的衰减机理

以MgO薄膜、MgO/Au复合薄膜作为二次电子发射材料的研究对象,利用持续电子束轰击薄膜的方式,研究了二次电子效应与时间的变化规律。通过测试样品时间的指数衰减,电导率和介电常数对衰减速率的影响,建立模型假设来研究二次电子发射的机理,提出了潜在电子的概念及平板电容模型;以此模型为基础进行分析推导,建立了二次电子发射过程理论模型,得出了诱导电流和二次电子发射系数实验值的表达式,与实际样品测试结果的趋势一致,二次电子发射材料性能的衰减速率与薄膜电导率正相关,验证了所提理论模型能很好地解释介质薄膜二次电子发射的衰减机理,有助于提高二次电子发射材料的衰减性能,为改进工艺和研发新型介质薄膜材料提供了一定的理论指导。     

不同型式绝缘子长串的直流污闪特性比较

超、特高压直流输电的发展需要对长串直流绝缘子污闪特性研究.在人工气候室内对5种型式瓷和玻璃绝缘子进行直流人工污秽试验,分析了试品的50%闪络电压U50与串长、盐密的关系及闪络电压梯度和有效爬电系数.根据5～23片绝缘子串得到试验结果,50%污闪电压与串长呈线性关系.试验结果表明:不同型式绝缘子的污秽闪络性能不同,污秽程度影响特征指数a与型式、结构和材质有关,其值在0.3～0.36间.在同一污秽度下,相同结构的玻璃绝缘子污秽性能优于瓷绝缘子;玻璃绝缘子具有比瓷绝缘子更高的沿面闪络梯度和有效爬电系数.