MHz猝發(fā)率高壓脈沖作用下介質(zhì)真空沿面閃絡(luò)特性研究.pdf

1、真空沿面閃絡(luò)是發(fā)生子真空與固體絕緣介質(zhì)界面上的一種特殊的氣體放電現(xiàn)象，由真空沿面閃絡(luò)導(dǎo)致的絕緣失效一直制約著高電壓技術(shù)與脈沖功率技術(shù)在耐壓可靠性方面的發(fā)展，因而自二十世紀(jì)五六十年代發(fā)現(xiàn)真空沿面閃絡(luò)現(xiàn)象以來(lái)，深入細(xì)致的實(shí)驗(yàn)研究與理論分析一直是相關(guān)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。不過(guò)，由于真空沿面閃絡(luò)是一個(gè)非常復(fù)雜的物理過(guò)程，經(jīng)過(guò)多年的研究探索有關(guān)沿面閃絡(luò)的理論依然尚未完善，新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與規(guī)律隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展也在不斷被發(fā)現(xiàn)更新。
　　本文利用三

2、脈沖猝發(fā)脈沖功率源，對(duì)MHz猝發(fā)率高壓脈沖作用下介質(zhì)的真空沿面閃絡(luò)特性進(jìn)行了研究。首先采用ICCD相機(jī)對(duì)常規(guī)絕緣子和高梯度絕緣子兩種不同類型的絕緣子在亞微秒級(jí)脈沖下的閃絡(luò)放電過(guò)程進(jìn)行光學(xué)診斷，就觀測(cè)所得的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合絕緣子表面以及電極表面的放電痕跡采用流注放電理論對(duì)亞微秒級(jí)脈沖下均勻電場(chǎng)中的沿面閃絡(luò)放電過(guò)程進(jìn)行了詮釋。
　　文獻(xiàn)指出，閃絡(luò)發(fā)生前的預(yù)閃絡(luò)過(guò)程以及閃絡(luò)后介質(zhì)表面會(huì)積聚表面電荷，表面電荷場(chǎng)導(dǎo)致局部電場(chǎng)分布畸變會(huì)對(duì)閃絡(luò)過(guò)程

3、存在一定影響。對(duì)原有三脈沖猝發(fā)功率源進(jìn)行了改造，將脈沖間隔由500ns固定間隔變?yōu)槊}沖間隔可調(diào)。對(duì)單脈沖和三脈沖加載下的材料閃絡(luò)電壓進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)三脈沖下的閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)統(tǒng)計(jì)平均值比單脈沖要低，分析認(rèn)為這種差異的產(chǎn)生正是由于前次脈沖產(chǎn)生的表面積聚電荷使得后續(xù)脈沖期間發(fā)生閃絡(luò)的概率升高導(dǎo)致的。
　　如果三脈沖與單脈沖下材料的閃絡(luò)電壓差異的確是由表面積聚電荷引起的，由于表面電荷產(chǎn)生之后即會(huì)逐漸消散瀉放，那么脈沖間隔不同的情況下材料的閃絡(luò)擊穿

4、電壓也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地呈現(xiàn)出一定的差異性。通過(guò)測(cè)定同一樣品在脈沖間隔分別為300ns、500ns和1μs下三脈沖加載的閃絡(luò)電壓，驗(yàn)證了以上猜想。此外，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)絕緣子的材料與形狀對(duì)絕緣子在不同脈沖間隔下閃絡(luò)電壓差異度的大小存在影響，并對(duì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析。對(duì)神龍二號(hào)直線感應(yīng)加速器調(diào)試實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的加速腔絕緣環(huán)帶束流擊穿現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)是束流二次效應(yīng)引起的表面電荷積聚導(dǎo)致絕緣材料的真空沿面耐壓性能下降，這表明積聚電荷不僅在同一次加載實(shí)