摘要：表面形貌调控被认为是提升真空绝缘闪络电压的有效举措之一,但常用表面粗化技术的效果具有较高的随机性,可控的调控方法和制备技术仍是亟需解决的技术难题。为此,采用基于路径追踪算法的仿真手段获得二次电子产率(secondary electron yield,SEY)可调的随机微结构表面;利用立体光固化成型3D打印技术实现了随机微表面结构的精准制备;通过闪络电压及表面电荷特性的表征手段,结合仿真结果,系统分析了表面形貌参数对闪络的影响。结果表明:改变表面形貌参数可以设计出SEY可调的微结构表面;分析认为,微结构通过影响电子与材料表面的碰撞过程,对二次电子倍增及表面电荷积聚行为产生影响,进而对闪络电压产生影响;改变表面形貌参数可以有效调控绝缘子的闪络强度,SEY越小闪络电压越高(最大差距达92.7%)。研究成果有望为真空绝缘系统中的固体绝缘设计提供新的思路。

摘要：介电功能梯度材料(dielectric functionally graded materials,d-FGM)是一种具有空间非均匀介电参数分布的新型绝缘材料。在电气绝缘领域,d-FGM可通过调节材料介电常数或电导率的空间分布,实现电场分布的有效调控,进而显著提升绝缘结构的耐电强度。相对于传统绝缘设计中结构优化与材料改性相对分离的情况,d-FGM创新性地将两者有机结合起来,有望带来绝缘设计理念的变革。该文分析了d-FGM在电气绝缘领域的应用原理,综述了其研究进展,并进一步从d-FGM设计、制备、性能评价(包含介电特性无损检测、放电起始及发展物理机制探索)等方面,阐述了d-FGM研究中的关键科学问题及解决思路,以期对电气绝缘d-FGM的学术研究及工程应用起到指导和促进作用。

摘要：航天器运行在恶劣的空间环境中容易引发充放电现象,而叠加电磁场会导致其在较低的充电电位下发生放电,严重威胁航天器的安全运行。为揭示强电磁场诱发真空沿面放电的机理并提出抑制方法,该文采用离子交换方法对聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜表面进行改性处理,并基于搭建的强电磁场诱发真空沿面放电平台,结合表面陷阱、二次电子发射系数(secondary electron emission yields,SEEY)等表征手段,系统分析表面改性对抑制强电磁场诱发PI薄膜沿面放电的机理。结果表明:改性后的PI表面引入大量浅陷阱,显著降低PI薄膜的表面电阻率和SEEY,并提升了材料表面电荷的积聚与消散速率。同时,浅陷阱的引入降低了PI薄膜的SEEY和直流场下的极化能,抑制气体的解吸附与电离及二次电子倍增过程,从而显著提升了PI薄膜在抑制强电磁场诱发真空沿面放电方面的能力。该研究有望为强电磁场诱发航天器表面沿面放电的防护设计提供参考。

摘要：操作GIS中的隔离开关时,产生的极快速暂态过电压(VFTO)给GIS和隔离开关本身带来严重威胁。综述了VFTO的相关研究现状,包括VFTO的产生机理及危害、基本参数、相关间隙的击穿特性、隔离开关机构速度的影响、隔离开关耐受VFTO的试验,以及VFTO的抑制方法、建模与计算等。同时,提出利用实测残余电压估算隔离开关触头间隙击穿特性的方法,并应用于某750 kV GIS,为绝缘配合设计提供依据。