真空中典型沿面绝缘结构的电场分析

在高电压作用下,由复合绝缘介质构成的沿面绝缘结构的耐电强度远低于其绝缘材料自身的击穿场强,这一现象与其电场的分布特点密切相关。笔者针对真空中平行平板、平面和棒-板电极系统等多种典型沿面绝缘结构的电场分布进行了仿真计算,探讨了电极-介质结合处的间隙、圆台形绝缘子的圆锥角角度、平面电极的高度以及绝缘子介电常数等因素对电场分布的影响。仿真结果表明,接触间隙的存在导致局部电场的加强和电场方向的变化,间隙宽度越大、高度越小,间隙处电场畸变越大;圆锥角越大,绝缘子的介电常数越大,场强畸变也越大。该分析结果有利于真空中沿面绝缘结构的设计。     

不同掺杂对可加工陶瓷二次电子发射及沿面闪络特性的影响

固体绝缘材料的表面特性极大地影响着其真空沿面闪络特性,长期以来这一现象极大地制约着真空绝缘系统的整体性能,限制了高压电真空设备的发展进程.本文针对一种具有良好加工性能及表面耐电特性的低熔点可加工微晶玻璃陶瓷引入真空绝缘的背景,在不明显降低可加工性能的前提下,通过在可加工陶瓷原材料内掺杂不同的低二次电子发射系数金属氧化物...     

可切削微晶玻璃电真空的沿面闪络特性

在1350℃保温2h熔融后浇注,经500℃退火制备了55%质量分数,下同)SiO2-6?O3-8.5%(K2O-Li2O)-11.5%Al2O3-4.5%ZNO-9.5%MgO-5%F的基础玻璃,650～750℃保温2h晶化处理后制成微晶玻璃.采用X射线衍射分析微晶玻璃的物相组成,用扫描电镜观察材料的微观结构,考察晶化工艺对材料高电压真空沿面闪络特性的影响,并与A1203陶瓷沿面闪络性能进行对比.结果表明:该材料比Al2O3陶瓷具有更好的沿面闪络特性;在晶化保温时间相同时,随温度升高,微晶玻璃材料的沿面闪络电压降低;在650℃保温2h的晶化处理后,该微晶玻璃具有较优的沿面闪络特性.     

表面激光处理对氧化铝陶瓷真空中闪络特性的影响

真空中高电场下沿固体绝缘材料表面的闪络现象与材料的表面状况密切相关.本文利用CO2激光器刻线的方法调整氧化铝陶瓷的表面状况,激光刻线的密集程度取为(10~50)线/5mm,通过调整激光能量刻线深度的范围为0.05～0.25mm.实验结果发现,经激光处理的氧化铝由于热作用在表面形成线状的连续凹坑,其闪络电压会发生明显变化.当激光刻线的密度与深度调节得合适、刻线后的陶瓷表面为规则的微观形状貌时,材料表现出较好的表面耐电特性.依照本文的刻线工艺,刻线密度越大,刻线效果越好,则闪络电压越高.当刻线密度为50线,深度为0.2mm时,氧化铝陶瓷表现出最为规则的表面微观形貌,完全由均匀连续的凹坑覆盖,此时闪络电压达到最高值.基于此,本文认为可以用材料表面微观形状的均匀性来表征和调控其闪络特性.     

表面粗糙处理对可加工陶瓷冲击闪络特性研究

长期以来,复合绝缘系统的耐电性能受制于其绝缘材料表面的沿面闪络,尤以真空闪络最为严重,大大限制了电真空器件的整体性能。以一种具有良好耐电性能的低熔点可加工陶瓷引入真空绝缘,通过不同砂纸打磨研究不同表面粗糙度对其闪络性能的影响。结果发现,在冲击电压作用下,随着材料表面粗糙程度的增加其闪络电压有上升的趋势,打磨方向垂直于电极连线方向的效果要优于打磨方向平行于电极连线方向。     

风电场的接入对末端电网系统的影响

风电场的接入对电力系统的电能质量影响较大,特别是对于接入负荷水平低、电压稳定性较差的末端电网系统影响尤为明显.文章分析了接入末端电网系统的风电场在运行中受到不同外部干扰时,对电网系统电压稳定性的影响,探讨了产生电压波动的原因,结合理论分析和仿真计算结果给出了相应的解决办法,指出风电场接入末端电网时需调整风电机组的运行方...     

真空中固体绝缘沿面闪络现象的研究进展

针对长期以来高电场下复合绝缘系统的耐电性能受绝缘材料的沿面闪络现象所限制,严重制约了很多电气电子系统的整体性能的现状,迫切需要深入研究真空中绝缘子沿面闪络现象,为此,综述了国内外相关研究现状和进展,认为此现象是一种发生在高电场下的复杂界面(电极与材料的交界面)和表面(材料的表面)的物理现象。闪络过程在本质上反映出高电场下的电荷行为,由体内(材料的表层内)和体外(材料的表面及表面以上)2过程支配。需综合考虑绝缘材料的介电常数、电阻率、二次电子发射特性、表面陷阱分布等影响因素,进而提出表征和改善真空中沿面闪络特性的综合评价体系,最终达到认识新的物理现象并将之有效调控的目的。     

表面粗糙度对绝缘材料真空闪络特性的影响

在高电场作用下,在真空、气体或液体介质中常常会发生沿固体绝缘表面的破坏性放电现象,即表面闪络,而发生闪络的电压往往远低于固体和氛围介质本身的击穿电压,其中尤以真空中的闪络现象最为严重.本文针对真空条件下PTFE和可加工陶瓷在冲击电压下的沿面闪络现象进行了观测和研究.发现改变绝缘材料粗糙度对其闪络特性有明显的影响,并对这些现象进行合理解释.     

真空中绝缘子闪络前表面带电现象的仿真研究

真空中绝缘子发生沿面闪络之前存在绝缘子表面的带电现象,该现象对闪络的发展具有重要影响,到目前为止对该现象进行实时测量还存在很大的难度。基于二次电子发射雪崩(secondary electron emission avalanche,SEEA)模型,利用Monte Carlo法研究了真空中圆柱型和圆台型绝缘子在闪络前表面电荷密度的二维分布。仿真中采用了氧化铝陶瓷、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等不同绝缘材料。考察了绝缘材料、施加电压以及圆锥绝缘子不同锥角对表面电荷密度和分布的影响。仿真结果表明,在靠近阴极处的绝缘子表面存在小区域的负电荷区,而后变为较大区域的正电荷区;二次电子发射系数较小的绝缘子表面的正电荷密度较小;随外施电压升高,负电荷的密度及区域减小,而正电荷的密度及区域增大,且正电荷区域的峰值向靠近阴极方向移动;圆台绝缘子的锥角为负时其表面正电荷密度大于锥角为正时的情况,当锥角在-22.5°~-30°之间时表面正电荷密度达到最大,而此时对应的闪络电压最低。仿真结果与实验结果有较好的对应关系。     

改进α-碳化硅防晕体系防晕性能的研究

为开发优良的防电晕材料,利用电阻率较小、非线性系数较大的β-碳化硅(β-SiC)加入α-碳化硅(α-SiC)防晕体系,结果表明随加入量的增加,电阻率降低,从不掺杂β-SiC时的7.89×107Ω·m,降低至β-SiC掺入量为7.5%时的1.34×107Ω·m,而非线性系数增加,从不掺杂β-SiC时的1.527提高至β-SiC掺入量为7.5%时的1.695,该防晕体系用于大电机定子线棒时,起晕电压提高了353%,达到了实际应用的要求。