聚合物電介質(zhì)表面電荷動態(tài)特性研究.pdf

1、聚合物電介質(zhì)廣泛應用于各種電氣電子設(shè)備。在外施電場作用下，電荷累積在氣-固交界面形成表面電荷并滯留很長時間，這不僅改變了原有絕緣系統(tǒng)的電場分布，還為放電過程提供大量電荷。研究證明，表面電荷是造成聚合物電介質(zhì)絕緣性能下降的重要原因。本文以聚乙烯(PE)和聚萘二甲酸丁二醇脂(PBN)為試樣，采用自制靜電探頭考察了平面電極下表面電荷產(chǎn)生、遷移、累積和消散的機理及影響因素，提出了抑制表面電荷累積的方法。
　　 本文首先研制了具有線性響應

2、特性的表面電荷測量系統(tǒng)，其電荷分辨率為0.018pC/mm2。應用該系統(tǒng)采用平面電極考察了直流電壓作用下，聚合物電介質(zhì)表面電荷的累積過程。發(fā)現(xiàn)當采用不緊密接觸的壓接電極時，表面電荷與外施電壓極性相同；當采用緊密接觸的貼片電極時，與外施電壓同極性的電荷累積在高壓電極附近，而與外施電壓異極性的電荷累積在接地電極附近。提出平面電極向介質(zhì)的電荷注入是表面電荷累積的主要途徑；表面態(tài)的存在是表面電荷形成的根本原因；陷阱電荷憑借跳躍機理的沿面輸運是形

3、成電荷分布特征的重要因素。發(fā)現(xiàn)電荷累積的難易程度依賴于介質(zhì)種類和電壓極性：PE試樣的負電荷較正電荷容易累積，而PBN試樣的正電荷較負電荷容易累積。
　　 本文采用平面電極系統(tǒng)研究了聚合物介質(zhì)表面電荷的短路消散規(guī)律及影響因素。發(fā)現(xiàn)當采用壓接電極時，表面電荷消散速度較慢；當采用貼片電極時，表面電荷消散速度較快。PE試樣的負電荷消散速度大于正電荷；PBN試樣的正電荷消散速度大于負電荷。提出電荷消散初始階段主要由介質(zhì)極化能量釋放引發(fā)的脫

4、陷電荷與空氣中異號電荷的復合造成。隨著時間的延長，表面電荷在其自身電場作用下的沿面遷移逐漸成為電荷消散的主導因素。電荷消散速度與表面陷阱能級的深淺有關(guān)。
　　 本文采用經(jīng)伽瑪線輻射的試樣研究了高能輻射對介質(zhì)表面電荷分布特性的影響。發(fā)現(xiàn)當輻射量由0增大至100kGy時，PE表面電荷的分布特性變化較小，而電荷累積總量減少；當輻射量繼續(xù)增大至1000kGy時，表面電荷的分布特性發(fā)生變化，電荷累積總量增大。提出高能伽瑪線輻射引發(fā)材料發(fā)生