优化绝缘结构提高有机材料真空沿面闪络特性的研究

从绝缘结构优化考虑提出了一种新的B/MB3层有机绝缘结构,通过控制B层介电常数来提高绝缘子的真空沿面闪络性能.以聚乙烯为研究对象,制备了B/A/B 3层有机绝缘结构,即聚乙烯基复合材料(炭黑半导电母料和聚乙烯)/聚乙烯/聚乙烯基复合材料的绝缘结构.通过实验发现,当B层介电常数在一定范围内变化,聚乙烯的真空沿面闪络性能得到了显著提高.同时采用数值仿真方法模拟了这种3层结构的电场分布,仿真结果表明这种结构通过改变B层介电常数调控绝缘子的电场分布可以有效地减小电极/绝缘予/真空3结合点处的电场强度,从而抑制了真空沿面闪络的发生.     

真空中绝缘子的沿面闪络现象

阐述了影响真空中绝缘子沿面闪络的主要因素及其规律;介绍了有关真空中绝缘子沿面闪络机理的研究现状、主要假说及今后的研究方向和趋势。     

冲击电压下真空中固体沿面闪络的试验研究

在分析真空中沿面闪络放电机理的基础上,综述了真空中绝缘子表面闪络的各种主要影响因素。选用尼龙材料在真空条件下施加冲击电压,采用平面平行电极,开展沿面闪络试验。试验结果表明,当气压在3×10－3 Pa到9.4×10－2 Pa范围内时,绝缘材料闪络电压在8~12 kV波动;气压在2×10－1 Pa变化到4.5×10－1 Pa时,绝缘材料闪络电压骤降。由此可见,在3×10－3Pa到4.5×10－1 Pa范围内,随着气压的变化,闪络电压先有一个小的波动,后下降再上升的变化趋势。该结果为相关的研究工作提供了试验数据。     

真空中绝缘子沿面预闪络现象的研究

真空中绝缘子沿面闪络现象是制约真空系统电绝缘性能的一个重要因素。通过实时观察冲击电压作用下真空中绝缘子上的冲击电压波形,以及相应的冲击电流和绝缘子表面的发光信号,并在线测量真空中绝缘子的表面电荷分布,研究了高纯度Al2O3陶瓷绝缘子在真空中的沿面预闪络现象。研究结果表明,绝缘子预闪络现象与施加冲击电压的大小、施加次数等有关,同时,沿面预闪络现象也与表面电荷分布有关,根据试验结果提出了一种关于绝缘子预闪络现象的模型,该模型能够较好的用来解释真空中绝缘子沿面预闪络现象以及沿面闪络发展过程。     

真空中固体电介质沿面闪络现象研究现状

真空中固体电介质沿面闪络现象是制约真空断路器等电真空器件整体性能的重要因素。通过分析真空中固体电介质沿面闪络现象的机理及影响因素,对目前研究工作中存在的问题进行讨论。     

交直流复合电场下油纸绝缘界面电荷对沿面闪络电压的影响

在交直流复合电场下,换流变压器的油纸界面会积聚电荷,使得油纸界面的电场发生畸变,容易引发沿面放电。为揭示交直流复合电场下油纸界面电荷对其沿面闪络电压的影响,采用针-板沿面放电模型,测量了交直流复合电场下油纸绝缘的沿面闪络特性,通过静电电容探头法测量了直流电压作用下沿面放电模型油纸界面的电荷分布。研究发现,负极性直流叠加交流电压下的油纸沿面闪络电压高于正极性直流叠加交流电压下的情况。原因是油纸界面积聚了与外施直流电压极性相同的界面电荷以及相同条件下油纸界面积聚的负极性电荷密度要大于正极性电荷密度。     

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。     

吸附气体在真空绝缘沿面闪络过程中的作用

对纳秒脉冲(10/30ns)下真空绝缘闪络电压随气压的变化趋势进行了实验研究,结果表明当气压位于高真空区域(10?4Pa?10?1Pa)时,闪络电压与气压变化无关。分析认为,高真空条件下,背景环境气体分子平均自由程远大于极间距离,分子间碰撞电离已不可能发生。固体表面有大量吸附气体分子存在,吸附气体释放是导致闪络发生的关键。由于电子质量与分子质量间的巨大差异,气体分子脱附并非主要依靠电子能量和动量的直接转移,而是受到电子激励,从低能态被激发到高能态,进而克服固体表面位垒脱附到真空中。在初始电子激励下,气体脱附过程始于闪络发生之前。真空沿面闪络现象是一种在绝缘体表面气体脱附后形成一高气密环境中发生的贯穿性放电过程。     

真空中绝缘材料沿面闪络实验研究的光学诊断方法

本文主要介绍了几种用于沿面闪络实验的光学诊断方法及其各自的特点 ,并给出了相应的实验结果和结论。     

高功率二极管真空绝缘结构设计与实验

介绍了二极管真空绝缘中真空沿面闪络理论、绝缘结构设计要点以及沿面闪络域值估算方法,提出二极管结构优化设计的思路和方法,通过数值计算对一种高功率二极管真空绝缘设计进行了优化,一方面降低了三相点的电场强度和绝缘体沿面电场强度,另一方面提高了绝缘体表面的沿面击穿场强,从而大大改善了二极管绝缘体的绝缘性能,延长其使用寿命。实验结果表明优化后的二极管绝缘结构满足设计指标,在正常工作电压下未发生击穿现象。     

真空绝缘沿面闪络场强相关影响参数分析

根据现有物理学理论推导得出的闪络场强Et和闪络电压Vt的表达式显示,影响闪络场强和闪络电压的物理因素有:初始电子的出射状态(出射动能A o、出射角度0)、绝缘材料介电常数ε、绝缘体表面吸附气体分子脱附系数γ、绝缘长度L、绝缘体表面单位面积的脱附气体分子数M、脱附气体离开绝缘体表面的速率Vgas等等.利用MathCAD绘图软件绘制出Et和Vt随绝缘长度的变化趋势图证明,两曲线变化趋势及量级与所得实验结果一致.实验研究也证明,随着绝缘长度的增加,真空绝缘沿面闪络场强呈下降趋势;应用二次电子崩理论分析真空闪络的发生发展机理是合理的.     

40．5kV真空断路器绝缘结构电场分析及优化设计

实现结构小型化与高绝缘水平之间的优化设计是高压真空断路器设计中的重要组成部分。笔者以40．5kV固封极柱真空断路器为实例,介绍了通过分析真空断路器的固封极柱断口、固封极柱对地之间的电场分布,实现绝缘结构优化设计的方法。解决了40．5kV真空断路器常见的固封极柱断口和固封极柱对地之间的绝缘问题,得到了绝缘结构优化设计的方...     

表面含有半导电层的高压绝缘结构的电场的有限元分析

表面半导电层结构可以均匀电场和抑制表面电晕放电,因此被广泛应用于高压电力电缆接头和高压发电机定子线圈端部绝缘中。由于表面半导电层比主绝缘层薄得多,在应用有限元法进行分析时存在着分析区域难剖分的缺点。本文经过一个简单的分析实例,提出了表面含有半导电层的高压绝缘结构电场的有限元分析方法。     

多层均压结构可加工陶瓷真空沿面耐电特性的实验与仿真研究

真空中沿固体绝缘材料表面的闪络电压通常远低于绝缘材料自身及相同长度真空间隙的击穿电压,这一现象极大地限制了高压真空设备的发展。将一种具有优良可加工性能和良好耐电性能的可加工陶瓷引入真空绝缘领域,结合工程实际中的绝缘堆结构,加工制作了多层均压结构;在纳秒脉冲电压下对不同多层均压结构的样品进行了真空沿面耐电性能的测试,并分析了不同均压结构对样品沿面电场和电子运动轨迹的影响。结果表明：多层均压结构样品的耐压强度要高于圆柱形样品,且其闪络场强随着绝缘层与金属层比例的增大有增大的趋势,径向电场随该比例的增大而减小;使用圆台形绝缘子组成多层均压绝缘结构时,电子难以与样品表面发生碰撞,闪络的稳定性得到了一定程度的提高。     

真空绝缘堆的电场仿真

真空绝缘堆是脉冲功率系统的重要部件,承担着绝缘支撑以及不同氛围隔离的重要作用,往往也是整个系统的薄弱环节之一.笔者对真空中绝缘堆的不同绝缘结构进行了电场仿真分析,探讨了金属极板的层数、绝缘层与金属极板的位置、两者的比例、绝缘子的角度、电极嵌入对真空绝缘堆电场分布的影响.仿真结果表明:加入金属极板改变了绝缘子表面的电场分...     

瓷柱式真空灭弧室的电场分析

计算和分析了瓷柱式真空灭弧室的内部电场,同时经冲击耐压试验证明:瓷柱被金属蒸气污染是造成此种结构灭弧室容易发生内击穿的原因。     

小型气候箱绝缘套管电场分析与结构优化设计

通过绝缘套管向小型气候箱内引入高电压进行考虑气候因素的高压放电试验时,若绝缘套管结构设计不合理,容易发生局部放电进而加速套管绝缘老化。为避免这一现象发生,在自制小型气候箱前,首先利用ANSYS软件对小型气候箱绝缘套管电场分布进行仿真分析。从分析结果发现,在安装板处套管电场强度较高,且分布极不均匀。对绝缘套管的结构及安装方式提出优化设计方案,明显改善了电场的分布状况,这一优化方案对于绝缘套管的生产及加工具有现实的指导意义。