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。     

高真空条件下气压变化对绝缘闪络特性的影响

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,探讨的气压范围介于8×10-4Pa至标准大气压之间。研究发现,当气压位于高真空区域(10-4～10-1Pa)时,随着气压的改变,绝缘闪络电压无明显变化,基本保持恒定。深入剖析真空环境下的气体解吸附过程,得出如下结论:当气压进入高真空阶段时,表面放气已成为主要气体负荷,所释放气体均源于绝缘体表面的解吸附气体。真空闪络现象,事实上是一种在绝缘体表面气体解吸附后所形成一高气密环境中发生的放电过程。     

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.     

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。     

固体电介质真空沿面闪络研究进展

针对真空中复合绝缘体系的耐电强度受到沿面闪络现象限制问题,综述了国内外真空沿面闪络相关的研究进展。研究发现,真空中固体绝缘介质的沿面闪络性能受老练方式、介质的表面特性及体特性、介质表面沉积电荷、绝缘体系的电场分布等因素影响。机理分析认为真空中的沿面闪络现象实质上是高场下电荷在气-固界面的输运行为,其过程涉及到介质表层中的电荷捕获/脱陷特性、二次电子的发射特性、以及气相中的气体(或解吸附气体)分子的碰撞电离/电子倍增等过程,沿面闪络的发展和形成是以上几个因素相互耦合作用结果。基于以上分析及认识,认为可以从改变材料表面特性及体特性和改善整个绝缘体系的电场分布方面,来提升真空沿面闪络电压。     

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.     

纳秒脉冲下真空绝缘沿面闪络特性实验研究

通过实验研究了纳秒脉冲(10/30 ns)下,真空绝缘沿面闪络电压随圆台形绝缘体锥角、圆柱形绝缘体截面直径、实验气压以及电极材料等物理因素的变化趋势,结果表明圆台形绝缘体锥角变化对闪络电压影响非常明显;厚度相同的圆柱形绝缘体闪络电压随截面直径的增大而降低,且直径越小,变化幅度越大;当气压处于高真空范围,即10-5~10-1Pa时,气压变化对闪络电压不构成影响;高真空条件下不同电极材料对闪络电压无影响。并在系统分析实验结果的基础上,提出了真空绝缘结构设计原则。     

脉冲电压下油膜涂覆绝缘体真空沿面闪络特征

为进一步提高真空绝缘体沿面闪络电压,采用变压器油涂敷于真空绝缘体表面,实验研究了脉冲电压下油膜涂覆绝缘体的真空沿面耐压性能。实验结果表明:真空中油膜涂覆绝缘体首次沿面闪络电压和老练电压均有大幅度提高,但耐受电压与未涂覆绝缘体的耐受电压基本一致。根据实验结果结合真空沿面闪络二次电子崩理论和液体击穿二次电子崩理论,初步认为闪络发生在绝缘体与油膜交接面处,油介质的涂覆抑制了绝缘体表面二次电子崩的发展和解吸附气体的释放,提高了首次闪络电压和耐受电压,但较高的闪络电流释放的热量将可能在绝缘体表面形成固有闪络通道从而降低油膜涂覆绝缘体耐受电压,油介质的涂覆促使电极与绝缘体接触良好从而降低了闪络电压的分散性。该涂覆方法有希望应用于对真空无特殊要求的固体支撑结构来提高真空耐压性能,但油介质对真空的影响还有待进一步研究。     

存在固定导电微粒时SF_6中绝缘界面在陡波下的闪络特性

研究了SF_6气体中绝缘子表面具有固定金属导电微粒时,在不同短波头冲击电压作用下的闪络特性,同时研究了电晕起始电压和SF_6气压对闪络电压的影响。研究表明,极不均匀场中SF_6绝缘固体介质表面在陡波作用下的闪络特性不同于气体间隙,其原因可能是位移电流的作用。     

Surface switching characteristics of variable permittivity dielectrics

Flashover voltage, lifetimes, and switch performance of insulators utilizing square thin and thick film electrodes were examined to determine the viability of using thin electrodes for reliable surface discharge switching. Gold, silver, and platinum were sputtered (0.25 /spl mu/m) and screen printed (15 /spl mu/m) onto Al/sub 2/O/sub 3/, TiO/sub 2/, and modified BaTiO/sub 3/ (MBT), then tested in air at 10/sup 5/ Pa, under vacuum (10/sup -3/ torr), and while immersed in an insulating fluid, SF-2 (manufactured by 3M). For the measured range of 0.5 to 3 mm in air, the flashover voltage for all three insulators was found to have a linear dependence on the electrode separation distance with 15 /spl mu/m thick screen printed electrodes and a square root dependence with 0.25 /spl mu/m thick sputtered electrodes. Delay times of approximately 20 ns with a corresponding jitter of 6 ns were observed across all three insulators under triggered flashover. Insulators in air with sputtered electrodes had lifetimes of approximately 5 flashovers for dc flashover and 40 for triggered flashover. Screen printed TiO/sub 2/ and MBT had dc lifetimes of approximately 10 flashovers in air, and 3 flashovers in vacuum and SF-2. Screen printed TiO/sub 2/ and MBT had triggered lifetimes of greater than 200 flashovers in air, and <3 flashovers in vacuum and SF-2. Screen printed Al/sub 2/O/sub 3/ had dc and triggered lifetimes of greater than 200 flashovers in air, vacuum and SF-2. Insulator failure during dc flashover was determined to be due to the formation of a conductive channel between the anode and cathode. Formation of the channel was attributed to insulator thermal and dielectric properties and the presence of vaporized electrode species in the gap region during flashover.     

Experimental investigation of surface flashover in vacuum using nanosecond pulses

Based on a Marx generator and a coaxial pulse forming line, an experimental investigation of surface flashover characteristics in vacuum is conducted by using nanosecond pulses of 10 ns rise time and 30 ns full width at half maximum (FWHM). Insulator dielectrics chosen for this investigation are Teflon, PMMA and Nylon. The tested factors include gas pressure, cone angle of conical frustum, diameter and length of cylindrical insulator, material and shape of electrode, and contact style between insulator and electrodes. The effects of these parameters on the surface flashover characteristics are described and analyzed in this paper. In addition, the character of flashover time lag in the nanosecond range, and surface flashover theory in vacuum charged by nanosecond pulses are also discussed.     

真空冲击电压下氧化铝陶瓷沿面闪络现象的发展过程

真空沿面闪络的发生与发展的过程是电气与电子领域众多学者长期以来所关注的问题,这一复杂的放电现象至今还不能完全从机理上给予说明.本文采用电气、光学联合检测的方法,利用增强型电荷耦合器件(ICCD)对真空冲击电压下氧化铝陶瓷沿面闪络现象的动态发展过程进行了研究,考察了在试样表面溅射金属薄膜电极对闪络发光现象的影响.从闪络的电压、电流和发光波形看出,闪络发生时的电流和发光峰值出现时间一致,并滞后于电压截断点.从ICCD图像可以发现,在试样表面发生完全闪络之前其表面已经出现预闪络发光通道,而沿面闪络发光的最强阶段出现在闪络发生之后的几十纳秒,此时电流出现最大值,能够发现在电极的边缘位置发光最为强烈;溅射电极之后试样的沿面闪络电压有所降低,闪络发生时的发光强度提高,在闪络发生时电极之间的材料内部可能出现体内的复合过程.     

基于电子激励解吸附原理的二次电子崩假说

系统阐述了基于电子激励解吸附原理的二次电子崩假说的核心论点,即绝缘体表层气体解吸附是导致闪络发生的关键,分析了假说中的阴极三结合点场致电子发射、二次电子崩产生、二次电子发射系数δ、绝缘体表面电荷、绝缘体表面气体解吸附等因素在闪络过程中的作用。     

Impulse breakdown of insulators and air gaps of similar electrodeconfigurations: effects of temperature

Comparative measurements are reported on the breakdown, under lightning and switching impulses, of a concentric electrode arrangement in which the inter-electrode space is spanned either by an insulator surface or by air. Temperature in the system has been varied in the range 10m, where 0.81.0 for negative polarity at the highly stressed electrode. Variations are the same, in the presence or absence of the insulator surface, but absolute positive flashover voltages are lower across the surface, than in air, while negative flashover voltages are higher. Times to breakdown decrease with increasing temperature     

空气中直流条件下聚甲基丙烯酸甲酯沿面闪络实验

为研究直流条件下沿面闪络现象及其对绝缘材料的影响,搭建沿面放电系统,对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）进行了不同电极间距下的沿面放电实验,并对放电前后材料表面的形貌特征、水接触角和表面成分进行分析。结果表明：施加电压过程中,电极附近会出现浅紫色光晕,随着放电距离的增大,闪络电弧的波动性和强度增强。放电后,电极之间形成明显的放电痕迹,越靠近阴极,痕迹越明显。随着放电次数的增加,材料表面呈现淤泥状,粗糙度增大,水接触角降低。材料表面的C1s含量降低,O1s含量升高,大量的C-C键断裂,生成C-O键、O-C=O键等亲水性基团,进一步提高了材料的亲水性。分析表明：材料表面微观形貌和表面元素对闪络电压有一定影响,对材料改性以提高闪络电压具有一定指导意义。     

110 kV复合I型绝缘子鸟粪闪络影响因素研究

鸟粪闪络是架空输电线路涉鸟故障的主要形式之一,严重影响电网的运行可靠性。为明确不同因素对110 kV复合I型绝缘子鸟粪闪络的影响情况,通过设计并搭建试验平台模拟鸟粪闪络试验,研究鸟粪粘度、电导率、有无均压环对鸟粪闪络的影响;通过电场仿真,研究鸟粪滴落路径对鸟粪闪络的影响。结果表明,在距离复合绝缘子大伞裙边沿15～21 cm情况下,鸟粪粘度越大,闪络概率越高,粘度相同,鸟粪电导率越大,闪络概率越高;复合绝缘子安装均压环比不安装时更易发生闪络;鸟粪平面与导线平面越靠近,临界闪络距离越大且不呈线性关系。