西安交通大学9XIANJIAOTONGUNIVERSITY高电压绝缘专论-实验课-II绝缘沿面放电/闪络特性测量与抑制西安交通大学电气工程学院先进高电压与等离子体技术研究中心1898
高电压绝缘专论-实验课-Ⅱ ——绝缘沿面放电/闪络特性测量与抑制 西安交通大学 电气工程学院 先进高电压与等离子体技术研究中心
目录固体介质二次电子发射陷阱特性测量装置及实验(1)(2)真空中沿面放电/闪络装置及实验（放电特性与表面电荷）(3)气体中沿面放电/闪络装置及实验（放电特性与表面电荷）(4)微波诱发静电放电装置-2-《高电压绝缘专论》Xi'an Jiaotong University
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -2- 目录 （1）固体介质二次电子发射、陷阱特性测量装置及实验 （2）真空中沿面放电/闪络装置及实验（放电特性与表面电荷） （3）气体中沿面放电/闪络装置及实验（放电特性与表面电荷） （4）微波诱发静电放电装置
研究背景一沿面放电破坏问题突出区域易发生放电破坏，对应的实际运行中，绝缘介质与气体/真空介质的交界面（沿面）沿面闪络电压仅为固体材料击穿电压的几分之一到十几分之一，是绝缘性能的“短板”。电力设备绝缘子闪络破坏明极CathodeInsulator绝缘子闪络破坏脉冲功率航天器电路板、太阳能电池板放电破坏绝缘介质沿面放电破坏-3-《高电压绝缘专论》Xi'anJiaotongUniversity
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -3- 研究背景 —沿面放电破坏问题突出 实际运行中，绝缘介质与气体/真空介质的交界面（沿面）区域易发生放电破坏，对应的 沿面闪络电压仅为固体材料击穿电压的几分之一到十几分之一，是绝缘性能的“短板” 。 电力设备 脉冲功率 航天器 绝缘介质沿面放电破坏 绝缘子闪络破坏 绝缘子闪络破坏 电路板、太阳能电池板放电破坏
破坏机理分析一体内体外协同作用导致介质破坏SEEA模型4个阶段：（1）阴极场致发射一次电子：（2）电子轰击试样表面产生二次电子：（3）大量二次电子引发试样表面脱气：（4）电子与气体碰撞导致离子化后产生闪络三结合点解吸附O电子倍增气体分子初始电子C阴阳+++++极极绝缘介质放电引起介质破坏破坏由表面向内部延伸经典直空沿面闪络SEEA模型二次电子二次电子倍增入射电子二次电子二次电子真空一次电子介质表面层++oOo4++电荷0nm~μmOOOO固体介质OF陷阱电荷入陷、脱陷、输运次电子Q电荷陷阱次电子放电破坏机制：在外施电压达到一定值时，将产生体外的二次电子发射和体内的陷阱电荷输运现象，导致介质局部的高电场，发生放电而击穿破坏。关键电气参数：二次电子发射、电荷陷阱2个特性参数Dekker,SolidStatePhysics,Andersonetal.Appl.Phys.Lett.,2000.Zhangetal.Appl.Phys.Lett.,2012;IEEETrans.Plasma.Sci.,2017-4-《高电压绝缘专论》Xi'an Jiaotong University
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -4- 破坏机理分析 — 体内体外协同作用导致介质破坏 放电破坏机制：在外施电压达到一定值时，将产生体外的二次电子发射和体内的陷 阱电荷输运现象，导致介质局部的高电场，发生放电而击穿破坏。 关键电气参数：二次电子发射、电荷陷阱2个特性参数 放电引起介质破坏 破坏由表面向内部延伸 Dekker, Solid State Physics; Anderson et al. Appl. Phys. Lett., 2000. Zhang et al. Appl. Phys. Lett., 2012; IEEE Trans. Plasma. Sci., 2017 经典真空沿面闪络SEEA模型 SEEA模型4个阶段: (1) 阴极场致发射一次电子; (2) 电子轰击试样表面产生二次电子; (3) 大量二次 电子引发试样表面脱气; (4) 电子与气体碰撞导致离子化后产生闪络
高电压与等离子体中心绝缘沿面放电/闪络特性实验室介绍本实验室围绕电力设备、脉冲功率设备、航天器等关键设备，针对真空及气体氛围下固体介质材料沿面闪络这一问题，基于高气压沿面电荷测试系统、高功率微波诱发静电放电装置、等温表面电位衰减测试系统、二次电子发射特性测试系统、真空闪络测试系统等关键设备，开展固体介质材料沿面闪络表征技术开发，探究影响固体介质材料沿面闪络的因素，从而指导固体介质材料沿面耐电性能的改性。等温表面电位衰减测试系统高气压沿面电荷测试系统高功率微波诱发静电放电装置二次电子发射特性测试系统真空闪络测试系统发表论文《高电压绝缘专论》5Xi'anJiaotong University
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -5- 本实验室围绕电力设备、脉冲功率设备、航天器等关键设备，针对真空及气体氛围下固体介质材料沿面闪络这 一问题，基于高气压沿面电荷测试系统、高功率微波诱发静电放电装置、等温表面电位衰减测试系统、二次电 子发射特性测试系统、真空闪络测试系统等关键设备，开展固体介质材料沿面闪络表征技术开发，探究影响固 体介质材料沿面闪络的因素，从而指导固体介质材料沿面耐电性能的改性。 高气压沿面电荷测试系统 高电压与等离子体中心绝缘沿面放电/闪络特性实验室介绍 高功率微波诱发静电放电装置 等温表面电位衰减测试系统 二次电子发射特性测试系统 真空闪络测试系统 发表论文