G/R和PTFE在液氮中的冲击沿面闪络特性

液氮环境中绝缘材料的沿面闪络特性对超导电力装置的绝缘设计具有重要意义。为此,选择玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(G/R)和挤出成型的聚四氟乙烯材料(PTFE),通过实验研究了他们在液氮中的冲击沿面闪络电压和闪络时间的变化特征。结果表明:G/R材料的冲击沿面闪络特性很差,闪络电压值愈高则闪络电压的下降率愈大,而闪络次数愈多则闪络电压值愈低;PTFE材料表现出了良好的沿面闪络电压重复性。其主要原因是高能量的沿面闪络电弧会改变G/R材料表面状况,同时也使环氧树脂基体发生分解,改变了表面电阻率。G/R材料的沿面闪络电压略低于PTFE材料,其原因是相对于PTFE,G/R的介电常数与液氮的偏离更大,电场线更加扭曲,导致其交界面的闪络电压更低。2种材料在液氮环境中服从韦伯分布的0.1%闪络概率的首次冲击闪络电压和爬电距离的关系,可以为在稍不均匀电场条件下工作的超导电力设备的外绝缘设计提供参考。

G/E在液氮和变压器油中的雷电冲击沿面闪络特性对比

随着超导电力装置电压等级的提高,研究液氮中沿面闪络特性的意义愈加重要。玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(G/E)是应用于超导设备的重要绝缘和支撑材料。为了深入探索液氮中冲击沿面闪络过程的特性,通过实验,比较液氮和变压器油两种环境中不同电压施加方式下,G/E的闪络电压、放电时延和闪络痕迹的不同特点。经分析可知,变压器油和液氮环境两种介质本身特性的不同,造成两种环境中沿面闪络时材料表面温度骤变产生应力的不同,以及气化层形成过程、成分和分解产物的不同,从而造成两种环境中沿面闪络表现出不同的特性。通过对比,进一步揭示了液氮中冲击沿面闪络的特性,为超导电力装置的绝缘设计提供了原理参考。

聚四氟乙烯在液氮中的冲击沿面闪络电压测量

对聚四氟乙烯在液氮中的沿面闪络电压进行了测量。采用环-环电极测量了不同间距下的首次沿面闪络电压,用韦伯概率分布的方法对实验结果进行了分析,得出0.1%闪络概率的冲击沿面闪络电压与爬电距离的关系,可为超导电力装置的绝缘设计提供参考。

液氮中聚四氟乙烯冲击沿面闪络的极性效应

为了探究液氮浸渍下的沿面放电问题,对聚四氟乙烯在液氮环境中极不均匀电场下的沿面闪络电压进行了测量。结果表明其极性效应表现出正极性脉冲下的沿面闪络电压普遍高于负极性时的规律。通过对闪络痕迹的分析,结合电场分布仿真和液氮中沿面闪络机理的理论研究,提出液氮环境中沿面闪络极性效应的表现与变压器油相反的原因是液氮介质极易气化,在闪络过程中气化层的形成较容易,而液氮介质相对于气化层内的氮气产生空间电离的程度要小得多。