纸介质材料电子位移极化理论

通过利用波尔圆轨道模型,研究了纸介质材料在外场作用下的极化机理和纸介质材料电子位移极化规律,推导出了纸介质材料的相对介电常数εr和折射率n的数学表达式,讨论了影响纸介质εr和n的有关因素。     

聚合物基复合绝缘中的界面极化

复合绝缘在电场下的反应受多种因素影响。界面极化是研究界面引入对复合绝缘电性能影响的首要问题。分析界面极化在何时出现对于材料的设计与使用很重要，其中材料的电导率以及界面层的组成和状态非常值得重视。     

真空沿面闪络过程放电光谱分析

选取高压真空绝缘体系中常用的环氧树脂为研究对象,通过添加不同粒径的纳米无机填料,分析不同填料对沿面闪络过程的影响。利用闪络过程光谱实时测量系统分别研究红外光、可见光及紫外光范围内的闪络发光光谱的时域波形,从发光光谱的角度分析闪络过程的发生和发展机理。结果表明:闪络光谱强度并不随闪络电压的升高而增强,纳米无机氧化物的添加会引入更多的深陷阱能级,且会增加高能光子的发射。     

真空、直流电压的电子辐射环境中聚酰亚胺材料的沿面闪络特性

为了提高聚酰亚胺材料(PI)在复杂工程环境下的可靠性,实验研究了真空电子辐射下PI的直流沿面闪络特性,并采用热刺激电流(TSC)法测试辐射前后试样的陷阱参数。结果表明,当辐射电子能量在0.5～20 keV范围内时,试样表面的闪络电压高于无辐射情况下的闪络电压;电子能量越高,介质表面正电荷密度和相对介电常数越小,陷阱深度增大,表面电场均衡性有所提高,因此闪络电压越高;在辐射电子能量不变情况下,束流密度越大,初始电子数越多,泄漏电流越大,则闪络电压越低。     

纳秒脉冲真空绝缘沿面闪络机理研究

汇总了纳秒脉冲真空绝缘沿面闪络实验研究结果,实验表明,不同电压波形作用下闪络场强存在较大差异.纳秒脉冲闪络场强显著高于其它电压波形.分析认为纳秒脉冲闪络是一个不断向平衡状态逼近的过程,基于电子激励解吸附原理的二次电子崩理论(SEEA)适用于分析纳秒脉冲真空闪络问题.在纳秒脉冲闪络发生的微观过程中,阴极三结合点场致电子发射是真空闪络发生的必要条件,二次电子崩过程是闪络发展的必备环节.闪络过程在绝缘体表面脱附气体层中完成.     

真空绝缘沿面闪络特性实验研究现状

文中系统总结了目前高压真空绝缘闪络特性的实验研究成果,具体阐述了几种典型实验模型及研究方法,以及几种重要物理因素,即绝缘材料介电常数、绝缘体几何形状及长度、施加电场波形、绝缘体表面处理、绝缘体几何面积、绝缘体预放电处理、磁场作用、多层高梯度绝缘技术等等,对真空绝缘闪络特性的影响。     

高真空条件下绝缘闪络机理研究的评述

实验研究了ns脉冲(10/30ns)下真空绝缘闪络电压随气压(10-5～10-1Pa)的变化趋势,结果表明高真空范围内的气压变化不影响绝缘闪络电压。剖析真空环境下的气体解吸附过程表明:高真空阶段时表面放气已成主 要气体负荷;气体解吸过程始于闪络发生前,且所释放气体均源于绝缘体表面的吸附气体而非背景环境;闪络时绝 缘表面已形成良好的气体放电环境,即真空中的闪络实为绝缘体表面气体解吸后形成的高气密环境中的放电过 程。     

基于复合条件下的油纸绝缘极化/去极化电流探讨

温度及湿度条件对极化/去极化电流曲线的影响较大,但许多研究只基于单个影响因素进行试验研究,因此提出了在复合条件下进行试验来研究温度及湿度复合变化条件下的极化/去极化曲线。通过模拟工程实际中的高温高湿、高温干燥、低温高湿、低温干燥条件下的极化/去极化曲线,发现了复合条件下的试验曲线变化规律。     

变压器油纸绝缘极化谱的仿真研究

回复电压测量方法能有效检测变压器固体绝缘的含水量,然而对于含有局部峰值点的回复电压极化谱,难以给出明确的诊断结论.在引入扩展德拜模型基础上,建立了绝缘极化、老化过程和等值电路参数三者之间的关系,并仿真分析了电路参数的改变引起特征量和极化谱的变化规律.仿真分析结果表明,回复电压特征量的主时间常数能诊断不同几何电容的变压器...     

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。     

绝缘子真空沿面闪络统计学模型常数的初步测量

利用一套平行平板型真空沿面闪络实验平台,测量了脉冲功率装置中常用绝缘材料在真空45.绝缘结构中的沿面闪络统计学模型常数.实验平台使用基于Marx-Blumlein方式产生高压方波脉冲的高压源,输出电压半高全宽120ns,前沿30ns,90％平顶80ns,电压幅度在180～280kV之间.按照相应的防止出现明显系统性缺陷...     

沿面闪络真空开关触发特性的实验研究

触发真空开关(triggered vacuumswitch,TVS)是脉冲功率技术的核心器件,为满足对TVS放电时延及其分散性、工作电压范围、通流容量等的要求,设计了高介电系数的电介质材料制作的沿面闪络真空开关,研究了触发脉冲、主间隙两端的电压对TVS放电时延及其分散性的影响规律。实验研究表明:采用高介电常数电介质材料制作的沿面闪络真空开关,在自击穿电压为120 kV的条件下,TVS的最小工作电压为1.3 kV,工作电压范围为1.08%～99%;最大的放电时延400 ns,最小的放电时延为130 ns,最小的时延分散性为±10 ns;TVS的通过的电流峰值150 kA。该TVS不仅满足一般放电开关的性能要求,用于高电压、大电流脉冲功率技术中,而且可以用于对放电开关有特殊要求的Crowbar回路中。     

沿面闪络触发真空开关初始等离子体特性实验

提出了一种RC阻容式电荷收集器,并对触发真空开关触发初始等离子体特征进行了实验研究。实验结果表明,在触发真空开关初始等离子体的起始阶段有一个尖峰脉冲,而且初始等离子体电流波形呈振荡衰减的过程。初始等离子体电流波形的第一个振荡峰的极性取决于触发脉冲的极性。触发初始等离子体的电子电荷略大于离子电荷;触发初始等离子体的电荷随触发电压、触发电流、触发电荷的增加呈线性增加;触发初始等离子体在TVS真空间隙中的扩散时间受触发电压、触发电流、触发电荷以及TVS真空间隙距离的影响,在触发电压小于8kV时,初始等离子体的扩散时间随触发电压的增加呈线性减小,而后基本稳定在66～69ns;初始等离子体的扩散时间随TVS真空间隙距离的增加而增加,当真空间隙距离从0.5mm增加至8mm,初始等离子体的扩散时间从50ns增大至70ns。     

氧化铝陶瓷绝缘子真空沿面闪络过程中的陷阱机制

采用热刺激电流法(TSC)研究了不同烧结温度和掺有不同添加剂的氧化铝陶瓷的陷阱能级密度分布特性以及在负脉冲电压作用下的真空中表面带电和沿面闪络特性。研究发现，氧化铝陶瓷的陷阱分布与其真空中的表面带电和沿面闪络特性之间存在一定的内在联系，即材料中的陷阱密度越大，其表面电荷密度越高，且沿面闪络电压越低。上述结果表明，氧化铝陶瓷在真空沿面闪络过程中，除了电介质的二次电子发射作用外，载流子的入陷、脱陷机制也起着相当重要的作用。     

聚乙烯陷阱特性对真空直流沿面闪络性能的影响

介绍在低密度聚乙烯中添加成核剂酚酞,研究半结晶聚合物的结晶行为、显微结构、陷阱参数以及真空直流沿面闪络性能之间的关联。扫描电镜及差式扫描量热测试结果表明,酚酞掺杂明显改变了低密度聚乙烯的结晶行为及显微结构,增加了结晶度及片晶厚度,减小了球晶尺寸,并使球晶分布更加均匀。热刺激电流结果表明,酚酞掺杂在低密度聚乙烯中引入了更多的深陷阱,增加了α及γ陷阱的深度。分析聚乙烯结晶行为与陷阱之间的关系表明,低密度聚乙烯的陷阱深度随球晶尺寸减小而增大,陷阱密度随结晶度增大而减小。酚酞改性后试样的真空沿面闪络电压整体有所提升,最高提升了48.42%。分析陷阱深度及陷阱密度与闪络电压之间的“U”型关系,认为陷阱深度及陷阱密度在影响闪络性能过程中起着相互协调、配合及转化的作用。     

玻璃陶瓷表面浅陷阱分布对其真空沿面闪络特性的影响

长期以来沿面闪络现象一直制约着真空绝缘系统的整体性能,极大地限制了高压电真空设备的发展进程。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,研究了不同制备工艺的可加工陶瓷试品在进行表面氢氟酸处理前后其电学特性的变化。利用表面电位衰减法测量了材料表层陷阱分布,分析了表面酸处理对其陷阱分布的影响;采用光电结合的方法,测量了不同表面处理的材料在真空中的表面耐电情况,分析了材料表面陷阱的密度和能级对闪络特性的影响。发现玻璃陶瓷材料表面存在的玻璃相结构是造成存在大量浅陷阱的重要原因,而浅陷阱对沿面闪络特性造成不利影响。得知通过氢氟酸处理可以腐蚀掉材料表面的玻璃相结构,从而降低浅陷阱密度,进而明显提高材料表面闪络的稳定性和降低分散性。     

复合绝缘子表面雾滴对其闪络路径的影响

自制雾霾模拟试验箱对复合绝缘子进行人工喷雾试验,模拟复合绝缘子在不同积污阶段受污情况,用升压法对其加压测其闪络电压,观察其闪络路径。根据所得试验结果又进一步设计了破坏憎水性试验和喷纯水试验。研究表明绝缘子伞叶上下表面均积污时,所喷雾水盐度越低其闪络电压值越高且发生空间击穿的概率也越高,盐度高时则相反。而仅伞叶上表面积污时,均发生空间击穿。然后用有限元分析软件对上述几种污染情况进行电场仿真,提出目前所谓的"不明闪络"也可能是水滴场致发射的作用所造成的。     

交流污闪电弧动态特征探究

通过将污闪电弧模型化,并结合有关污闪试验结论和物理学说,详细讨论了在交流冲击下,污闪电弧的动态特征。绘制了起弧、电弧延伸、临界态、电弧收缩、熄弧各状态之间的电弧状态发展轨迹,将径向延伸和“电容效应”引入了电弧动态方程。从而揭示了电弧发展过程中有关状态量的变化趋势和特征,并针对有关结论做了必要的解释和验证。结果表明:电弧的延伸和收缩状态轨迹不是重合的,考虑弧径延伸和“电容效应”能够弥补现有模型的不足。这对于进一步研究污闪机理,建立更加科学合理的污闪模型具有参考价值。     

复合绝缘子直流冰闪试验方法的比较

国内外的运行经验和研究表明,由覆冰引起的输电线路绝缘子串绝缘特性下降是导致电网事故的重要原因之一。绝缘子覆冰试验目前尚无统一的标准,研究绝缘子覆冰试验方法有重要的意义。因此以FXBW-±800/530型短样、FXBW-110/100型两种复合绝缘子为试品,在人工气候室研究了试验方法对覆冰复合绝缘子直流冰闪特性的影响,并比较分析了不同试验方法的差异。结果表明:试验方法对覆冰复合绝缘子的冰闪电压有明显的影响,采用不同的试验方法获得的试验结果有差异。复合绝缘子在相同覆冰水电导率、覆冰程度和覆冰状态以及相同的试验条件下,采用平均闪络法获得的平均闪络电压Uav最高,采用最恒压升降法获得的50%闪络电压U50%其次,采用U型曲线法获得的最低闪络电压Uf,min次之,采用最大耐受法获得的最大耐受电压Uws最低。不同的试验方法获得的试验结果存在内在联系,可以根据试验的具体情况,选择适当的试验方法。