?），男，碩士生；成永紅（聯(lián)系人），男，教授，博士生導(dǎo)師。基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目（50437030）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（10876024）；國(guó)家計(jì)劃“資助項(xiàng)目（2007AA04Z412）。

　　絕緣材料的沿面閃絡(luò)電壓遠(yuǎn)低于相同厚度的體擊穿電壓，嚴(yán)重限制了絕緣系統(tǒng)的電氣強(qiáng)度。根據(jù)絕緣子所處的介質(zhì)環(huán)境的不同，固體絕緣材料的沿面閃絡(luò)現(xiàn)象可分為真空中的沿面閃絡(luò)、空氣或其他氣體中的閃絡(luò)、液體絕緣介質(zhì)中的閃絡(luò)、染污或覆雪覆冰絕緣子的閃絡(luò)等多種類型。不同條件下絕緣材料的閃絡(luò)機(jī)理和閃絡(luò)過(guò)程有著很大的區(qū)別（比如在液體介質(zhì)中帶電質(zhì)點(diǎn)的平均自由程遠(yuǎn)小于在空氣和真空中），散熱效果等也有很大的差異，導(dǎo)致液體介質(zhì)中的閃絡(luò)機(jī)理與真空和空氣中的閃絡(luò)機(jī)理有著本質(zhì)的區(qū)別。

　　變壓器油具有良好的絕緣性能，在脈沖功率設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。變壓器油-固體絕緣復(fù)合結(jié)構(gòu)在電力系統(tǒng)和脈沖功率領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛。環(huán)氧及其復(fù)合材料作為電介質(zhì)材料表面改性用涂層，用于提高脈沖功率二極管真空支撐絕緣的耐電樹枝化、耐燒蝕性能，已得到了很好的應(yīng)用。

　　結(jié)構(gòu)、施加脈沖的上升速率和脈寬等對(duì)閃絡(luò)特性的影響。總的來(lái)說(shuō)，目前關(guān)于液體介質(zhì)在納秒脈沖下閃絡(luò)擊穿的數(shù)據(jù)比較缺乏，相應(yīng)的擊穿模型和機(jī)理假說(shuō)也很少。本課題組已對(duì)納秒脈沖電壓作用下環(huán)氧及其復(fù)合材料氣固界面和在真空中的沿面閃絡(luò)特性進(jìn)行了一定的研究。本文主要針對(duì)環(huán)氧及其復(fù)合材料在變壓器油中的閃絡(luò)特性，從閃絡(luò)次數(shù)、液壓、脈沖陡度和復(fù)合材料的填料比例等多種角度進(jìn)行研究。

　　1.該裝置可以充氣、油、水，腔體破壞壓力為5MPa，。

　　液壓/MPa閃絡(luò)電壓和液壓的關(guān)系表明，隨著液壓的升高，環(huán)氧在變壓器油中的閃絡(luò)電壓有明顯的升高。本文認(rèn)為，液體介質(zhì)中閃絡(luò)電壓受液壓顯著影響的這一現(xiàn)象有力地證明了擊穿過(guò)程中氣體或氣液混合形態(tài)的存在，是液體氣泡擊穿機(jī)理的主要依據(jù)。液壓升高對(duì)液體介質(zhì)體積變化的影響非常有限，變壓器油介質(zhì)在閃絡(luò)過(guò)程中可能因各種原因而出現(xiàn)氣泡等低密度區(qū)，并在該區(qū)域發(fā)生類似于氣體中的電子碰撞電離、數(shù)目激增引發(fā)電子崩而發(fā)生的閃絡(luò)。根據(jù)電子流體運(yùn)動(dòng)模型，當(dāng)液體中的溶解氣或蒸汽的內(nèi)部壓力明顯升高時(shí)，將阻礙氣泡形成渦流，這樣在固-液界面上所得到的電子數(shù)目將大大減少，因而抑制了閃絡(luò)的發(fā)生。

　　3脈沖陡度和閃絡(luò)電壓的關(guān)系5us脈沖源下，通過(guò)不同的充電電壓得到了8種不同脈沖陡度的脈沖波形，借用沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波對(duì)波形陡度的定義，取電壓峰值的30%和90%之差與相應(yīng)時(shí)間差的比值作為閃絡(luò)電壓的陡度，其單位為kV/ns.測(cè)試相應(yīng)的純環(huán)氧試樣的閃絡(luò)電壓，結(jié)果如表1所示，發(fā)現(xiàn)閃絡(luò)電壓隨著脈沖陡度的增加而增高。

　　根據(jù)電場(chǎng)變化，初始電子按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)時(shí)延后，有效初始電子出現(xiàn)，再經(jīng)歷閃絡(luò)形成時(shí)延后，閃絡(luò)發(fā)生。馬丁公式及其相應(yīng)的修正公式主要考慮了脈沖峰值的有效作用時(shí)間、試樣的側(cè)面積，并通過(guò)擬合得到的時(shí)間和面積的依賴因子，粗略確定了沿面擊穿場(chǎng)強(qiáng)同二者的關(guān)系。脈沖陡度包含了電場(chǎng)的變化程度和時(shí)間兩個(gè)信息，可能會(huì)更真實(shí)地反應(yīng)閃絡(luò)特性。

　　閃絡(luò)電壓和陡度的關(guān)系可以采用多種形式來(lái)進(jìn)行擬合，這里采用常用的一階多項(xiàng)式線性方程表1不同脈沖陡度下的閃絡(luò)電壓脈沖陡度/Vns閃絡(luò)電壓/kV標(biāo)準(zhǔn)差/kV肖特基效應(yīng)方程的倒數(shù)形式和場(chǎng)發(fā)射效應(yīng)方程的倒數(shù)形式分別對(duì)不同陡度下的散點(diǎn)閃絡(luò)電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到的擬合結(jié)果如所示。

　　3種擬合的適合度見表2，可見采用的擬合效果較好。根據(jù)式（2），可以通過(guò)插值和外推的方法得到環(huán)氧材料在不同脈沖前沿陡度下的閃絡(luò)電壓，如表3所示，具有一定的預(yù)測(cè)作用。

　　表2 3種擬合的適合度對(duì)比擬合形式誤差平復(fù)判定調(diào)整判均方根方和系數(shù)定系數(shù)誤差式⑴式⑶表3式（2）擬合得到的閃絡(luò)電壓脈沖陡度/Vns閃絡(luò)電壓/kV趨近0之4典型環(huán)氧復(fù)合材料的閃絡(luò)特性本文重點(diǎn)研究了添加不同量的微米了12的環(huán)氧復(fù)合材料在相同脈沖源下的閃絡(luò)特性，結(jié)果如所示。當(dāng)（丁i2）為10%時(shí)，閃絡(luò)電壓為67.62kV，小于純環(huán)氧的閃絡(luò)電壓；當(dāng)w（丁i2）為20%時(shí)，閃絡(luò)電壓降到比較低點(diǎn)；而后隨著了12添加量的增加，閃絡(luò)電壓也不斷地上升。總體來(lái)看，環(huán)氧復(fù)合材料的閃絡(luò)電壓隨著w（丁12）的增加呈現(xiàn)“V”形的變化趨勢(shì)。

　　與獲得的真空中的結(jié)果相比，閃絡(luò)電壓都出現(xiàn)了比較低值，且都在20%附近。當(dāng)112添加量較低時(shí)，閃絡(luò)電壓都低于純環(huán)氧的閃絡(luò)，但是當(dāng)添加量w（丁幻2）大于40%時(shí)，變壓器油中閃絡(luò)電壓高于純環(huán)氧電壓，這一點(diǎn)與真空中不同。可見，無(wú)論是在變壓器油中還是在真空中，影響閃絡(luò)電壓和添加物質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系的因素應(yīng)該基本相同，只是所占的比重不同。與真空中相比，油中的帶電粒子較多，空環(huán)氧復(fù)合材料閃絡(luò)電壓隨Ti02添加量的變化間電荷的積聚更加容易，在油中加速電荷的釋放和遷移對(duì)于提高閃絡(luò)性能就顯得更加重要。指出，（T02）為50%的復(fù)合材料與其他配方相比擁有比較大的電導(dǎo)率和淺陷阱密度，因此能夠很好地抑制空間電荷的影響，不利于沿面閃絡(luò)現(xiàn)象的發(fā)生。

　　在油中此種影響應(yīng)當(dāng)大于深陷阱對(duì)于閃絡(luò)的影響。因此，在w（Ti2）為50%時(shí)，油中的閃絡(luò)電壓并沒有再次降低，且高于純環(huán)氧的閃絡(luò)電壓，這不同于真空中的情況。

　　3結(jié)論納秒級(jí)脈沖作用下環(huán)氧樹脂在變壓器油中的閃絡(luò)電壓隨閃絡(luò)次數(shù)的增加逐漸降低，這是由多次閃絡(luò)所引起的材料表面破壞和雜質(zhì)引起的。