工程固体电介质绝缘击穿研究现状及发展趋势

绝缘击穿是高性能工程电介质材料发展的关键基础科学问题.顺应第三代电网的发展要求,超/特高压交直流电力设备、智能电网、电力物联网和极端条件下电力设备的需求对工程电介质的击穿性能提出了更高的要求.本文综述了工程电介质材料击穿的研究现状,围绕电介质击穿和理论机理、性能演变规律、性能改善提升、新型高性能纳米复合电介质和聚合物微观分子设计/调控等内容展开论述.首先,基于电介质击穿和劣化的时空层次关系,论述了强场空间电荷击穿以及能量累计效应,拓展了电、热、电-机械击穿理论.其次,阐述了电介质击穿特性以及统计分析规律,分析了聚合物电介质本征击穿场强与温度、电压形式、空间电荷积聚和试样厚度的关系.再次,论述了高性能电介质材料的击穿特性以及性能调控方法;阐释了纳米复合电介质的研究现状和界面区作用机理,分析了聚合物微观分子设计的调控方法,以及对击穿的改性作用.最后,结合未来电力设备的发展需求,总结了高击穿性能电介质的关键问题和发展趋势,为新能源电力系统中工程电介质的发展提供依据和思路.