金属屏蔽设置对极端电子辐射下滑环绝缘构件深层充电影响因素分析

在太空极端电子辐射环境中,高能电子穿透金属屏蔽会引发滑环绝缘构件的深层充放电现象从而诱发功率传输部件(solar array drive assembly,SADA)的绝缘故障,甚至导致整星的失效。屏蔽外壳的材料、结构及配置方案等会对滑环绝缘构件的深层充电产生直接影响,因此有必要深入研究外壳的屏蔽作用并提升其防护效用,从而降低放电事故的可能性。为此建立三维滑环绝缘构件深层充电模型,得到了滑环绝缘构件电场和电势的三维分布。研究了金属屏蔽材料、屏蔽结构以及双层屏蔽对电子辐照下滑环绝缘构件最大电场的影响。结果表明,相同面密度下高原子序数金属材料比低原子序数金属材料能更好地屏蔽高能电子,但高原子序数金属材料因韧致辐射具有更高的光子透射率,容易对绝缘材料造成损伤;局部加强的屏蔽结构在质量一定的情况下能进一步降低滑环绝缘构件内部的电场畸变,在1 mm铝屏蔽质量的基础上,最大降低程度约25%;采用双层金属屏蔽时,高原子序数的金属材料在滑环绝缘构件内侧更有利于高能电子的屏蔽,其原因在于低原子序数金属材料在最外侧时会先降低高能电子的能量,从而更好利用高原子序数金属材料具有高背散射系数的特点。

直流电压下绝缘子附近纤维的吸附运动行为及其对表面电荷积聚的影响

从近几年交流气体绝缘隔离开关(gas insulated switchgear,GIS)现场运行情况发现,纤维也可引起设备绝缘故障,而直流单极性场下,纤维的带电更为充分,运动也将更为活跃,且和绝缘子表面电荷有着强烈的交互作用。为此通过搭建半封闭式同轴圆柱电极实验平台,研究了直流电压下纤维在电极上充电效应,以及在盆式绝缘子附近吸附运动特性,最后使用粉尘图法,分析了纤维附着状态下对绝缘子表面电荷积聚的影响程度。研究结果表明,纤维由充电效应在启举过程中表现时滞特性,并实验验证了纤维充电特性。纤维起跳后在气隙中呈往复摆动向上的吸附运动特性,当纤维长度较长或离绝缘子较远时,起跳后的径向速度较小,且由于受到地电极静电吸附的影响运动高度很低,从而被吸附于绝缘子中下部表面;相反,纤维起跳后径向速度大,首次与绝缘子表面碰撞时攀升或被反弹,最终吸附于绝缘子中上部表面。通过粉尘图得出纤维附着状态下长期耐压后,将呈现“伞状”电荷分布,且与高压电极接触时,电荷分布范围广且积聚量最多;与地电极接触时次之;附着于绝缘子中间部位时最小。

空天电传输用聚酰亚胺改性与优化研究进展

聚酰亚胺具有优良的耐高温度梯度、高绝缘及耐辐射特性,在航天器电传输器件及设备中应用广泛。目前空间站、太空电站等空天大功率电传输场景又对聚酰亚胺材料提出了更高的可靠性要求,因此亟待揭示空天极端环境对聚酰亚胺材料的损伤作用,并针对性地提高其综合性能。首先介绍并回顾了聚酰亚胺在航天器电传输装备中的应用;然后分析归纳了聚酰亚胺在充放电效应、电晕放电效应、原子氧侵蚀效应与极端温度环境下的不同损伤特性及失效机理;进一步介绍并分析了现有的改性调控方法及梯度设计制备方法;最后指出现有航天器电传输用聚酰亚胺材料改性调控及梯度绝缘优化研究存在的不足和可能的有效解决途径。