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(yīng)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(yīng)

2、特性的表面電荷測量系統(tǒng)，其電荷分辨率為0.018pC/mm2。應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(fù)電荷較正電荷容易累積，而PBN試樣的正電荷較負(fù)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(dāng)采用壓接電極時，表面電荷消散速度較慢；當(dāng)采用貼片電極時，表面電荷消散速度較快。PE試樣的負(fù)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(fù)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(fù)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(dǎo)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(dāng)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(dāng)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