?），男，硕士生；成永红（联系人），男，教授，博士生导师。基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（50437030）；国家自然科学基金资助项目（10876024）；国家计划“资助项目（2007AA04Z412）。

　　绝缘材料的沿面闪络电压远低于相同厚度的体击穿电压，严重限制了绝缘系统的电气强度。根据绝缘子所处的介质环境的不同，固体绝缘材料的沿面闪络现象可分为真空中的沿面闪络、空气或其他气体中的闪络、液体绝缘介质中的闪络、染污或覆雪覆冰绝缘子的闪络等多种类型。不同条件下绝缘材料的闪络机理和闪络过程有着很大的区别（比如在液体介质中带电质点的平均自由程远小于在空气和真空中），散热效果等也有很大的差异，导致液体介质中的闪络机理与真空和空气中的闪络机理有着本质的区别。

　　变压器油具有良好的绝缘性能，在脉冲功率设备中有着广泛的应用。变压器油-固体绝缘复合结构在电力系统和脉冲功率领域也应用广泛。环氧及其复合材料作为电介质材料表面改性用涂层，用于提高脉冲功率二极管真空支撑绝缘的耐电树枝化、耐烧蚀性能，已得到了很好的应用。

　　结构、施加脉冲的上升速率和脉宽等对闪络特性的影响。总的来说，目前关于液体介质在纳秒脉冲下闪络击穿的数据比较缺乏，相应的击穿模型和机理假说也很少。本课题组已对纳秒脉冲电压作用下环氧及其复合材料气固界面和在真空中的沿面闪络特性进行了一定的研究。本文主要针对环氧及其复合材料在变压器油中的闪络特性，从闪络次数、液压、脉冲陡度和复合材料的填料比例等多种角度进行研究。

　　1.该装置可以充气、油、水，腔体破坏压力为5MPa，。

　　液压/MPa闪络电压和液压的关系表明，随着液压的升高，环氧在变压器油中的闪络电压有明显的升高。本文认为，液体介质中闪络电压受液压显著影响的这一现象有力地证明了击穿过程中气体或气液混合形态的存在，是液体气泡击穿机理的主要依据。液压升高对液体介质体积变化的影响非常有限，变压器油介质在闪络过程中可能因各种原因而出现气泡等低密度区，并在该区域发生类似于气体中的电子碰撞电离、数目激增引发电子崩而发生的闪络。根据电子流体运动模型，当液体中的溶解气或蒸汽的内部压力明显升高时，将阻碍气泡形成涡流，这样在固-液界面上所得到的电子数目将大大减少，因而抑制了闪络的发生。

　　3脉冲陡度和闪络电压的关系5us脉冲源下，通过不同的充电电压得到了8种不同脉冲陡度的脉冲波形，借用冲击电压标准波对波形陡度的定义，取电压峰值的30%和90%之差与相应时间差的比值作为闪络电压的陡度，其单位为kV/ns.测试相应的纯环氧试样的闪络电压，结果如表1所示，发现闪络电压随着脉冲陡度的增加而增高。

　　根据电场变化，初始电子按照统计规律进行发射，经历统计时延后，有效初始电子出现，再经历闪络形成时延后，闪络发生。马丁公式及其相应的修正公式主要考虑了脉冲峰值的有效作用时间、试样的侧面积，并通过拟合得到的时间和面积的依赖因子，粗略确定了沿面击穿场强同二者的关系。脉冲陡度包含了电场的变化程度和时间两个信息，可能会更真实地反应闪络特性。

　　闪络电压和陡度的关系可以采用多种形式来进行拟合，这里采用常用的一阶多项式线性方程表1不同脉冲陡度下的闪络电压脉冲陡度/Vns闪络电压/kV标准差/kV肖特基效应方程的倒数形式和场发射效应方程的倒数形式分别对不同陡度下的散点闪络电压数据进行拟合，得到的拟合结果如所示。

　　3种拟合的适合度见表2，可见采用的拟合效果较好。根据式（2），可以通过插值和外推的方法得到环氧材料在不同脉冲前沿陡度下的闪络电压，如表3所示，具有一定的预测作用。

　　表2 3种拟合的适合度对比拟合形式误差平复判定调整判均方根方和系数定系数误差式⑴式⑶表3式（2）拟合得到的闪络电压脉冲陡度/Vns闪络电压/kV趋近0之4典型环氧复合材料的闪络特性本文重点研究了添加不同量的微米了12的环氧复合材料在相同脉冲源下的闪络特性，结果如所示。当（丁i2）为10%时，闪络电压为67.62kV，小于纯环氧的闪络电压；当w（丁i2）为20%时，闪络电压降到比较低点；而后随着了12添加量的增加，闪络电压也不断地上升。总体来看，环氧复合材料的闪络电压随着w（丁12）的增加呈现“V”形的变化趋势。

　　与获得的真空中的结果相比，闪络电压都出现了比较低值，且都在20%附近。当112添加量较低时，闪络电压都低于纯环氧的闪络，但是当添加量w（丁幻2）大于40%时，变压器油中闪络电压高于纯环氧电压，这一点与真空中不同。可见，无论是在变压器油中还是在真空中，影响闪络电压和添加物质量分数关系的因素应该基本相同，只是所占的比重不同。与真空中相比，油中的带电粒子较多，空环氧复合材料闪络电压随Ti02添加量的变化间电荷的积聚更加容易，在油中加速电荷的释放和迁移对于提高闪络性能就显得更加重要。指出，（T02）为50%的复合材料与其他配方相比拥有比较大的电导率和浅陷阱密度，因此能够很好地抑制空间电荷的影响，不利于沿面闪络现象的发生。

　　在油中此种影响应当大于深陷阱对于闪络的影响。因此，在w（Ti2）为50%时，油中的闪络电压并没有再次降低，且高于纯环氧的闪络电压，这不同于真空中的情况。

　　3结论纳秒级脉冲作用下环氧树脂在变压器油中的闪络电压随闪络次数的增加逐渐降低，这是由多次闪络所引起的材料表面破坏和杂质引起的。