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直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

茹佳胜 闵道敏 张翀 李盛涛 邢照亮 李国倡

直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

茹佳胜, 闵道敏, 张翀, 李盛涛, 邢照亮, 李国倡
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  • 介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素. 薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系, 因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性. 基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程, 建立表面电位动态响应的物理模型. 通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为, 得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响. 栅极电压越高, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93, 体电导率10-14 S m-1)下, 归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数, 其中, 分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系. 相对介电常数越大, 表面电位的衰减速度越慢; 环氧树脂相对介电常数典型范围(34)内, 表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s, 两者呈线性关系. 体电导率越大, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂体电导率典型范围(10-1510-13 S m-1)内, 表面电位衰减时间常数由24760 s 减小到260 s, 两者呈幂函数变化关系.
      通信作者: 李盛涛, sli@mail.xjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11275146)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 51337008) 资助的课题.
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    Frederickson A R, Dennison J R 2003 IEEE Trans. Nucl. Sci. 50 2284

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-25
  • 修回日期:  2015-12-09
  • 刊出日期:  2016-02-05

直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

  • 1. 西安交通大学, 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049;
  • 2. 国网智能电网研究院, 北京 102209
  • 通信作者: 李盛涛, sli@mail.xjtu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11275146)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 51337008) 资助的课题.

摘要: 介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素. 薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系, 因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性. 基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程, 建立表面电位动态响应的物理模型. 通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为, 得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响. 栅极电压越高, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93, 体电导率10-14 S m-1)下, 归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数, 其中, 分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系. 相对介电常数越大, 表面电位的衰减速度越慢; 环氧树脂相对介电常数典型范围(34)内, 表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s, 两者呈线性关系. 体电导率越大, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂体电导率典型范围(10-1510-13 S m-1)内, 表面电位衰减时间常数由24760 s 减小到260 s, 两者呈幂函数变化关系.

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