环氧基片溅射钛副族氧化物薄膜的脉冲真空闪络特性

在绝缘材料表面制备半导电性及高导热系数的涂层可以明显提高材料的沿面闪络性能.采用高真空反应磁控溅射方法,在环氧基片表面溅射TiO2、ZrO2,HfO2薄膜,使用快脉冲真空闪络实验装置(50ns/600ns,前沿和半高宽时间),在真空度5×10-3Pa时,研究了上述三种氧化物薄膜的真空闪络特性.实验发现,TiO2和ZrO2薄膜以无定形态存在,表面颗粒未晶化,而HfO2薄膜已经晶化. TiO2薄膜的闪络电压最高,HfO2薄膜较低.TiO2和HfO2随着溅射时间的增加,镀膜的真空闪络电压有所提高,而ZrO2随着溅射时间的增加,镀膜的真空闪络电压有所下降.结合ANSOFT静电场仿真数据,分析了薄膜的基本特性对闪络后表面电位分布及闪络电压的影响机制.     

指形电极结构设计及其对快脉冲真空闪络特性的影响

为了更好的研究快脉冲真空闪络,宜选用指形电极结构。通过ANSYS有限元仿真和实验研究指形电极结构对快脉冲下真空沿面闪络特性的影响。仿真计算了相同电极间距d不同电极曲率半径r时指形电极系统的最大电场强度Emax;相同r不同d时指形电极系统的Emax;不同d、r时指形电极系统的场增强因子f。仿真结果表明:d一定时,电极曲率半径r<8mm时,电极顶端的最大电场强度随着曲率半径的增大而迅速减小,r为8~20mm时,电极前端的最大电场强度变化幅度不大;r一定时,d为1~8mm时,随着d增大,最大场强下降到原来的23%,d>8mm时,电极前端的最大场强下降趋势有所减慢;电极间距d取值越小,电极曲率半径r越大,场增强因子则越小,对应的电场分布越均匀;对于实验研究用指形电极结构,宜采用r<8mm,d>8mm的设计参数。基于18/500ns、峰值输出电压为75kV的快脉冲源以及r=10mm的不锈钢指形电极,研究了纯环氧试样在不同d时的闪络特性。实验结果表明:d为5~15mm时,沿面闪络电压值随d的增加而呈线性增长;d为20~45mm时沿面闪络电压增长缓慢,这与真空间距击穿的关系不同。并结合65/600ns脉冲电压和直流电压下平板电极和指形电极的沿面闪络实验数据,研究了r=10mm,d=10mm时指形电极结构的f,实验得出脉冲电压下f=1.73,直流电压下f=1.47。     

真空ns脉冲下环氧复合材料表面电荷特性

表面电荷的产生、运动和积累与真空脉冲沿面闪络息息相关,为了探寻沿面闪络的机理,研究了真空ns脉冲作用下环氧及其复合材料的表面电荷特性。围绕15 ns/1070 ns(脉冲前沿和半高宽)高峰值和165 ns/960 ns低峰值两种脉冲源,针对纯环氧及其Al(OH)3和TiO2复合材料,测量了ns级脉冲作用前后的表面电位分布。脉冲作用不闪络时,试样将带有正电荷,闪络后,试样表面积累少量负电荷;纯环氧带电量明显高于其复合材料试样;随脉冲作用次数的增加带电量逐渐增加并最终饱和,阴极电位高于阳极。研究认为:脉冲作用下表面电荷积累受电荷注入、二次电子发射及碰撞电离等多种因素影响。闪络通道形成前,二次电子发射和碰撞电离起主要作用;闪络通道形成后,电荷的中和和注入作用占据主导地位。     

变电站电力设备绝缘综合在线监测系统的开发

变电站大型电力设备的可靠性水平对于保证电网的安全运行和提高供电质量极为重要,当设备发生故障导致大面积停电时会造成巨大的经济损失和社会影响。使用分立的在线监测系统来实现整个变电站的多设备在线监测,则存在系统构建功能的冗余,故对变电站关键电力设备绝缘进行综合在线监测意义重大。为此,介绍了基于NI-PXI测控总线的电力设备电气绝缘在线监测系统并描述了站内网络管理及站间通讯方案,基于NI Measure-ment Studio/NI-DAQ&VISA软件驱动数据采集卡和示波器进行信号采集,用于实现中低频和高频/超高频绝缘特征信号的检测。研究结果表明,变电站电力设备电气绝缘综合监测方案的设计与研究为实现电力设备状态监测专网专建及电力设备的安全运行提供了可靠保障。