目前,隨著高壓直流（High Voltage Direct Current,HVDC）輸電技術(shù)的發(fā)展,電壓等級(jí)和輸送容量進(jìn)一步提高,HVDC系統(tǒng)中的絕緣問(wèn)題逐漸成為研究的焦點(diǎn)。由于在高場(chǎng)強(qiáng)作用下,絕緣材料的表面容易積聚表面電荷,沿面閃絡(luò)發(fā)生的幾率高于絕緣介質(zhì)內(nèi)部的擊穿,HVDC系統(tǒng)中的絕緣材料表面絕緣特性成為制約HVDC發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸。為此,本文利用大氣壓介質(zhì)阻擋放電（Dielectric Barrier Discharge,DBD）產(chǎn)生低溫等離子體,分別對(duì)外絕緣主要材料硅橡膠（Silicone Rubber,SiR）,以及內(nèi)絕緣主要材料環(huán)氧樹(shù)脂（Epoxy Resin,EP）和氮化鋁（Aluminium Nitride,AlN）納米顆粒摻雜的EP/AlN納米復(fù)合材料進(jìn)行表面處理,對(duì)等離子體處理前后絕緣材料表面的電氣絕緣性能和物理化學(xué)特性進(jìn)行了研究,取得的主要成果如下:提出了DBD處理材料時(shí)的等效電路模型和電氣參數(shù)計(jì)算方法,明確了DBD處理材料時(shí)放電參數(shù)變化的機(jī)理。建立了DBD放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以EP為待處理試樣,得到了DBD處理EP試樣時(shí)的電氣參數(shù)。結(jié)果表明,氣體間隙內(nèi),EP試樣表面放... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【圖文】：

蘇（州）-（南）通GIL管廊絕緣問(wèn)題一直是限制輸電大規(guī)模應(yīng)用的主要原因之一

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文第1章緒論2的積累，會(huì)使得絕緣材料表面的電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生畸變，并逐漸降低絕緣材料的絕緣性能，最終導(dǎo)致沿面閃絡(luò)的發(fā)生，造成絕緣失效，嚴(yán)重危害了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在沿面閃絡(luò)發(fā)生和發(fā)展的過(guò)程中，絕緣材料表面電荷既是產(chǎn)生電場(chǎng)畸變，誘發(fā)沿面閃絡(luò)的主要原因，又因?yàn)榇罅勘砻骐姾蔀檠孛骈W絡(luò)的發(fā)展提供了種子電子，從而進(jìn)一步降低了沿面閃絡(luò)的閾值電壓[15]。此外，沿面閃絡(luò)發(fā)生之后，絕緣材料的表面結(jié)構(gòu)也會(huì)受到嚴(yán)重破壞，絕緣性能會(huì)嚴(yán)重下降，甚至完全喪失，給電力部門(mén)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[16,17]。圖1.2所示為GIL/GIS盆式絕緣子結(jié)構(gòu)示意圖。圖1.2GIL/GIS盆式絕緣子結(jié)構(gòu)示意圖[18]此外，對(duì)于絕緣材料，特別是常用于戶外絕緣子的硅橡膠（SiliconeRubber,SiR）材料等，由于制造缺陷，或者水滴、污染物、金屬顆粒等的附著，以及工作環(huán)境中的紫外輻射等，都會(huì)對(duì)絕緣材料的表面絕緣性能造成破壞[19-21]。在高電壓作用下，這些表面缺陷也會(huì)產(chǎn)生大量電荷，造成局部放電，加速了絕緣材料表面的老化，也增加了沿面閃絡(luò)發(fā)生的幾率[22-24]。同時(shí)電暈放電產(chǎn)生的等離子體，也會(huì)使絕緣材料處在高能粒子的氛圍中，表面的憎水性等物理化學(xué)特性也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變[25,26]�；谝陨戏治�，由于各種原因產(chǎn)生的表面電荷，在絕緣材料表面積聚時(shí)，既增加了絕緣材料沿面閃絡(luò)發(fā)生的概率，也加速了絕緣材料的老化。表面電荷積聚這一問(wèn)題嚴(yán)重制約了HVDC輸電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，由表面電荷積聚等原因引起的沿面閃絡(luò)事故也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，不利于電力系統(tǒng)的長(zhǎng)久安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，急需研究加快絕緣材料表面電荷消逝速率、提高閃絡(luò)電壓的機(jī)制和方法。目前，相關(guān)研究成果已經(jīng)證明，等離子體處理技術(shù)對(duì)于加速表面電荷消逝具

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文第1章緒論4正教授課題組通過(guò)改變DBD阻擋介質(zhì)的形狀以及氣體間隙的距離，在大氣壓條件下利用氮?dú)馔ㄈ雽?shí)現(xiàn)了類輝光放電，氮?dú)獾牧鲃?dòng)速率則會(huì)明顯改變放電模式[45]。M.Hur等人利用背對(duì)背的L形電極，以及兩個(gè)極性相反的單極性脈沖電壓，在氦氣和氬氣氛圍下實(shí)現(xiàn)了大氣壓均勻DBD，該文章同時(shí)分析了氣體擊穿時(shí)的種子電子對(duì)形成均勻放電的影響機(jī)制[46]。目前實(shí)現(xiàn)的大氣壓下均勻DBD的最大間隙距離為7mm，由華中科技大學(xué)鮮于斌副教授課題組成功實(shí)現(xiàn)，放電效果如圖1.3所示[47]。均勻放電的間隙距離和放電面積的增加，會(huì)極大地促進(jìn)DBD在材料處理領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，除了對(duì)DBD發(fā)生器結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)大氣壓下的均勻放電外，在氣體間隙內(nèi)通入氣體也可以促進(jìn)間隙內(nèi)等離子體的均勻分布。A.Y.Starikovskii研究發(fā)現(xiàn)，間隙內(nèi)通入高速氣流后，氣體間隙仍能產(chǎn)生穩(wěn)定的氣體放電[48]�；诖�，大連理工大學(xué)任春生教授課題組利用外加氣體通入至DBD間隙內(nèi)，實(shí)現(xiàn)氣體間隙內(nèi)等離子體的均勻分布，實(shí)驗(yàn)照片如圖1.4所示[49]。圖1.3DBD均勻放電形成過(guò)程照片[47]圖1.4氣體通入促進(jìn)等離子體均勻分布照片[49]

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
[1]基于高壓直流GIS盆式絕緣子基材的環(huán)氧樹(shù)脂表面電荷積累與抑制方法研究[D]. 李昂.天津大學(xué) 2017
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