轴向小型绝缘堆真空沿面闪络实验设计

根据大型脉冲功率装置中的绝缘堆的结构特点,设计了一个新的四层轴向小型绝缘堆.它由四层绝缘环构成,分隔水界面与真空界面.在该绝缘结构开展静电场计算和电路仿真计算后,进行了有机玻璃小型绝缘堆的真空沿面闪络实验,实验结果反映了有机玻璃圆环结构的耐压特性.根据实验结果推算圆环结构下有机玻璃的材料常数,并计算了绝缘堆的闪络概率.圆环绝缘结构的尺寸大于一般真空沿面闪络实验中常用的圆柱与圆台结构绝缘子,结构和尺寸更接近于实际工程应用的绝缘堆结构,从实验结果中得到的关键材料常数将更适用于评估大型绝缘堆结构的闪络概率.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

改性聚酰亚胺的真空直流沿面闪络特性

研究改性技术对聚酰亚胺(PI)的真空直流沿面闪络特性的影响并分析其闪络机理。采用半导电微粉对PI进行改性,在10-3 Pa以下实验研究改性前后PI材料的直流闪络特性。结合扫描电子显微镜观测到的闪络试样表面状态以及复合试样的二次电子发射系数测试结果,分析高真空背景下的直流闪络机理。实验结果表明:采用具有非线性电导特性的纳米改性剂对PI进行改性,可以显著提高材料的真空直流沿面闪络电压,采用微米改性剂时其闪络电压反而低于纯材料;纳米改性在降低PI材料表面二次电子发射系数的同时也会增加表面粗糙度;在闪络即将发生时,材料表面有气体逸出现象。结合用扫描电镜观测到的表面微孔现象以及物理分析,认为纳米改性后的复合试样具有更低的电子诱导脱附系数,由此而导致的气体解吸附是影响真空直流电压下沿面闪络的关键因素。     

污秽覆冰绝缘子动态闪络特性分析

为研究在污秽与覆冰共存条件下的绝缘子动态闪络特性,基于FXBW4-10/100悬式复合绝缘子,通过覆冰水电导率方法模拟了覆冰绝缘子污秽,记录了局部电弧起弧位置和局部电弧形成至发展为沿面闪络的过程,得到了不同污秽程度下覆冰绝缘子的闪络电压变化规律。并建立了覆冰绝缘子动态闪络模型。结果表明:随着覆冰水电导率的增大,绝缘子闪络电压先下降后趋于稳定;闪络过程中,绝缘子上下钢脚处最先起弧;无冰区的存在严重畸变了绝缘子沿面电位分布,无冰区长度越短,畸变越明显。     

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.     

电磁轨道发射装置内膛绝缘性能研究

 脉冲大电流放电过程中的高温烧蚀将降低绝缘支撑的绝缘性能,影响系统的寿命和效率。为研究烧蚀对环氧树脂绝缘性能的破坏作用,开展了模拟实验,利用氩弧焊对环氧树脂样品进行高温烧蚀处理,通过改变烧蚀电流、时间、距离和面积,获得不同烧蚀情况的样品。从表面电阻率和沿面闪络电压两方面对样品的绝缘性能进行了评估。结果表明,环氧树脂在高温烧蚀后绝缘性能大幅度降低。通过扫描电子显微镜和能谱分析,样品表面粗糙度增大,成分中氧化物的含量上升,导致了绝缘性能降低。     

油／纸绝缘沿面局部放电特性研究

采用局部放电测量方法,研究了油/纸沿面从局部放电起始到贯穿闪络整个过程中局部放电量、放电谱图、放电频率及单个放电脉冲的变化情况.采用两种具有不同老化程度的油样研究了油样在沿面闪络过程中对局部放电测量结果的影响.研究结果表明,在初始电子产生阶段,放电量和放电频率均很小,放电集中在工频峰值处,随着电压的升高,放电量和放电频率随之升高,放电处于工频上升处.当临近沿面闪络时,放电量会迅速增大,放电脉冲呈现脉冲序列形式,会听到较大的放电声.油样的老化会降低局部放电起始电压,并导致沿面放电在流注发展阶段的放电量和放电频率增加.     

用离子注入改进真空中玻璃面闪络

本文报导把 He~ 注入玻璃表面增强了玻璃在真空中的面闪络电压,当注入剂量是4×10~(17)离子/厘米~2时,面闪络电压提高了68%.在讨论中分析了改进面闪络的原因。     

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.     

采用长闪络避雷器防止绝缘导线的断线

随着配电线路绝缘导线的应用,由雷电引起的绝缘导线断线已成为配电系统一个新的问题。该文利用俄罗斯PodporkinGV提出采用长闪络避雷器(LFA)提高普通配电线路和输电线路的雷击耐雷水平的思路,提出采用LFA防止10kV中性点不接地配电系统绝缘导线的断线问题。研制了样品,并在清华大学高电压实验室进行了长闪络避雷器与绝缘子的绝缘配合试验,结果表明,长闪络避雷器可以解决10kV中性点不接地配电系统绝缘导线的断线问题。     

考虑绝缘闪络和杆塔的冲击电晕对输电线路中雷电波传播的影响研究

在中国设计变电站设备的闪电绝缘时,并未考虑由于冲击电晕效应使入侵波在沿传输线上传播时发生的衰减和畸变,因此对于电气的绝缘要求过于严格,对于交流传输线产生的电晕的研究十分的有必要。在电晕模型中加入了更加符合实际情况的传输线的杆塔模型和绝缘子闪络模型;这一模型更好地模拟出了实际的电晕对传输线的影响过程。利用上述原理建立了基于ATP-EMTP仿真软件应用实际的传输线上的电晕模型。通过仿真计算发现,由于电晕的存在,雷电波波头时间被拉长而且幅值减小,即波形发生了衰减和畸变。雷击点距测量点的距离越远、波头时间越长、畸变现象越严重。考虑了绝缘子闪络和有杆塔时模拟得到的输电线路有电晕情况下的雷电压波形,结果显示幅值小了79.8%;对于指导输电线路终端设备安装电涌保护器具有十分重要的现实意义。     

电力系统防污闪的措施

电力线路绝缘子和变电所电气设备外绝缘,在表面沉秘工业污秽、盐碱地灰尘、沿海盐尘等情况下,如遇雾、露、毛毛雨、小雪等气候条件,使表面脏物受潮,同表面闪络电压(污闪电压)明显下降到较低的数值,常引起线路绝缘和输变电设备在工作电压下闪络电压     

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。     

35kV绝缘子雷电冲击下闪络特性实验分析

用盐水浓度模拟污秽物导电特性,用400 kV冲击电压发生器对35 kV陶瓷支柱绝缘子和复合支柱绝缘子进行了1000余次雷电冲击电压下的干闪、湿闪和人工污秽试验,对起始闪络电压和伏秒特性曲线的变化规律进行了探索.实验结果表明,陶瓷绝缘子的起始闪络电压比复合绝缘子更容易受到污秽物的影响,但其闪络形成时间受盐水浓度和表面湿度的变化影响不大,而复合绝缘子则会受到较大影响,这在电力系统绝缘配合设计方面需要重视.本文对35 kV陶瓷绝缘子和复合绝缘子在雷电冲击电压下的闪络特性开展了实验研究.     

真空中交流电压下聚合物沿面闪络前的发光特性

以聚四氟乙烯为例研究了交流电压下聚合物绝缘材料在真空中沿面闪络发生前的表面发光特性。观察到了两个明显不同的发光阶段：较低电压下的低发光量的稳定发光和稍高压下的剧烈，无规则的发光。     

盐密变化对不同材质绝缘子闪络特性的影响

为了研究不同材质绝缘子随盐密变化的闪络特性,以XP-160、LXZP-210、FXBW-10/70绝缘子为研究对象在人工雾室中开展了污秽试验,分析了这三种材质绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度随盐密变化的规律以及不同盐密下串长与闪络电压的关系;以此为基础,得到了不同盐密下绝缘子闪络电压与饱和盐密下绝缘子闪络电压之间的具体关系,并给出了利用不同盐密下监测得到的闪络电压估算饱和盐密情况下绝缘子闪络电压值的表达式。试验结果表明:复合绝缘子受污秽的影响程度小于玻璃、瓷绝缘子,且其闪络电压梯度较高;不同材质的绝缘子串长与闪络电压大致成线性关系;不同盐密下的闪络电压与饱和盐密下的闪络电压呈线性关系,不同材质绝缘子的估算系数大致相同。