?），男，碩士生；成永紅（聯系人），男，教授，博士生導師。基金項目：國家自然科學基金重點資助項目（50437030）；國家自然科學基金資助項目（10876024）；國家計劃“資助項目（2007AA04Z412）。

　　絕緣材料的沿面閃絡電壓遠低于相同厚度的體擊穿電壓，嚴重限制了絕緣系統的電氣強度。根據絕緣子所處的介質環境的不同，固體絕緣材料的沿面閃絡現象可分為真空中的沿面閃絡、空氣或其他氣體中的閃絡、液體絕緣介質中的閃絡、染污或覆雪覆冰絕緣子的閃絡等多種類型。不同條件下絕緣材料的閃絡機理和閃絡過程有著很大的區別（比如在液體介質中帶電質點的平均自由程遠小于在空氣和真空中），散熱效果等也有很大的差異，導致液體介質中的閃絡機理與真空和空氣中的閃絡機理有著本質的區別。

　　變壓器油具有良好的絕緣性能，在脈沖功率設備中有著廣泛的應用。變壓器油-固體絕緣復合結構在電力系統和脈沖功率領域也應用廣泛。環氧及其復合材料作為電介質材料表面改性用涂層，用于提高脈沖功率二極管真空支撐絕緣的耐電樹枝化、耐燒蝕性能，已得到了很好的應用。

　　結構、施加脈沖的上升速率和脈寬等對閃絡特性的影響。總的來說，目前關于液體介質在納秒脈沖下閃絡擊穿的數據比較缺乏，相應的擊穿模型和機理假說也很少。本課題組已對納秒脈沖電壓作用下環氧及其復合材料氣固界面和在真空中的沿面閃絡特性進行了一定的研究。本文主要針對環氧及其復合材料在變壓器油中的閃絡特性，從閃絡次數、液壓、脈沖陡度和復合材料的填料比例等多種角度進行研究。

　　1.該裝置可以充氣、油、水，腔體破壞壓力為5MPa，。

　　液壓/MPa閃絡電壓和液壓的關系表明，隨著液壓的升高，環氧在變壓器油中的閃絡電壓有明顯的升高。本文認為，液體介質中閃絡電壓受液壓顯著影響的這一現象有力地證明了擊穿過程中氣體或氣液混合形態的存在，是液體氣泡擊穿機理的主要依據。液壓升高對液體介質體積變化的影響非常有限，變壓器油介質在閃絡過程中可能因各種原因而出現氣泡等低密度區，并在該區域發生類似于氣體中的電子碰撞電離、數目激增引發電子崩而發生的閃絡。根據電子流體運動模型，當液體中的溶解氣或蒸汽的內部壓力明顯升高時，將阻礙氣泡形成渦流，這樣在固-液界面上所得到的電子數目將大大減少，因而抑制了閃絡的發生。

　　3脈沖陡度和閃絡電壓的關系5us脈沖源下，通過不同的充電電壓得到了8種不同脈沖陡度的脈沖波形，借用沖擊電壓標準波對波形陡度的定義，取電壓峰值的30%和90%之差與相應時間差的比值作為閃絡電壓的陡度，其單位為kV/ns.測試相應的純環氧試樣的閃絡電壓，結果如表1所示，發現閃絡電壓隨著脈沖陡度的增加而增高。

　　根據電場變化，初始電子按照統計規律進行發射，經歷統計時延后，有效初始電子出現，再經歷閃絡形成時延后，閃絡發生。馬丁公式及其相應的修正公式主要考慮了脈沖峰值的有效作用時間、試樣的側面積，并通過擬合得到的時間和面積的依賴因子，粗略確定了沿面擊穿場強同二者的關系。脈沖陡度包含了電場的變化程度和時間兩個信息，可能會更真實地反應閃絡特性。

　　閃絡電壓和陡度的關系可以采用多種形式來進行擬合，這里采用常用的一階多項式線性方程表1不同脈沖陡度下的閃絡電壓脈沖陡度/Vns閃絡電壓/kV標準差/kV肖特基效應方程的倒數形式和場發射效應方程的倒數形式分別對不同陡度下的散點閃絡電壓數據進行擬合，得到的擬合結果如所示。

　　3種擬合的適合度見表2，可見采用的擬合效果較好。根據式（2），可以通過插值和外推的方法得到環氧材料在不同脈沖前沿陡度下的閃絡電壓，如表3所示，具有一定的預測作用。

　　表2 3種擬合的適合度對比擬合形式誤差平復判定調整判均方根方和系數定系數誤差式⑴式⑶表3式（2）擬合得到的閃絡電壓脈沖陡度/Vns閃絡電壓/kV趨近0之4典型環氧復合材料的閃絡特性本文重點研究了添加不同量的微米了12的環氧復合材料在相同脈沖源下的閃絡特性，結果如所示。當（丁i2）為10%時，閃絡電壓為67.62kV，小于純環氧的閃絡電壓；當w（丁i2）為20%時，閃絡電壓降到比較低點；而后隨著了12添加量的增加，閃絡電壓也不斷地上升。總體來看，環氧復合材料的閃絡電壓隨著w（丁12）的增加呈現“V”形的變化趨勢。

　　與獲得的真空中的結果相比，閃絡電壓都出現了比較低值，且都在20%附近。當112添加量較低時，閃絡電壓都低于純環氧的閃絡，但是當添加量w（丁幻2）大于40%時，變壓器油中閃絡電壓高于純環氧電壓，這一點與真空中不同。可見，無論是在變壓器油中還是在真空中，影響閃絡電壓和添加物質量分數關系的因素應該基本相同，只是所占的比重不同。與真空中相比，油中的帶電粒子較多，空環氧復合材料閃絡電壓隨Ti02添加量的變化間電荷的積聚更加容易，在油中加速電荷的釋放和遷移對于提高閃絡性能就顯得更加重要。指出，（T02）為50%的復合材料與其他配方相比擁有比較大的電導率和淺陷阱密度，因此能夠很好地抑制空間電荷的影響，不利于沿面閃絡現象的發生。

　　在油中此種影響應當大于深陷阱對于閃絡的影響。因此，在w（Ti2）為50%時，油中的閃絡電壓并沒有再次降低，且高于純環氧的閃絡電壓，這不同于真空中的情況。

　　3結論納秒級脈沖作用下環氧樹脂在變壓器油中的閃絡電壓隨閃絡次數的增加逐漸降低，這是由多次閃絡所引起的材料表面破壞和雜質引起的。