[发明专利]提高半结晶聚合物绝缘介质真空沿面闪络电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高有机绝缘介质真空沿面闪络电压的方法，特别涉及一种提高半结晶聚合物绝缘介质真空沿面闪络电压的方法。

背景技术

真空作为一种特殊的电介质，因其优良的介电特性而被广泛用于电气设备和电真空器件中，如真空开关、高强度X射线管、大功率微波管、高能粒子加速器和脉冲功率半导体开关等。但是由于真空中沿面闪络现象的存在，真空绝缘体表面的沿面闪络电压远远低于同样绝缘距离的真空间隙或绝缘材料的体击穿电压，并表现出很大的分散性。

人们研究沿面闪络的发展过程中，先后提出了多个不同的模型，目前占主导地位的、较易被人们所认可的模型主要有两个：二次电子雪崩(SecondaryElectron Emission Avalanche，SEEA)模型，电子触发极化松弛(ElectronTriggered Polarity Relaxation，ETPR)模型。

触发极化松弛模型主要依据的是陷阱理论，认为沿面闪络是发生在材料的表层中的过程，与材料的表层性质有很大的关联。已有人研究了陷阱电荷以及表面电荷对真空中沿面闪络电压的影响。

我国已经认识到电气设备性能的提高需要对绝缘材料和结构进行改善。但是，国内在现代电气装备中使用的材料性能不稳定，可靠性较差。对现代电气装备用的绝缘材料的研制开发刚刚起步。因此，急需研究开发高性能的绝缘材料和结构，以满足现代电气装备的需要。因此，改善材料内部的微观结构和微观参数来改变材料的真空中沿面闪络特性至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种可显著提高半结晶聚合物，如XLPE一类的有机绝缘介质真空中沿面闪络电压的方法，改善绝缘材料的综合电气性能。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种提高半结晶聚合物绝缘介质真空沿面闪络电压的方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步，先将半结晶聚合物绝缘介质制成类圆台形试样；

第二步，将加工好的类圆台形试样放入烘箱中加热，使其接近熔融状态的温度，至少保温10分钟；

第三步，对加热好的试样进行热处理，包括-56℃～-25℃淬火或0.5-1.0℃/min慢速降温。

上述方案中，第二步所述对试样加热使其接近熔融状态的温度为135℃。所述第三步-56℃～-25℃淬火处理是指将试样从烘箱中取出，立即放入-56℃～-25℃的冷藏柜中，保温1小时后取出。所述第三步0.5-1.0℃/min慢速降温是指将试样不从烘箱中取出，控制烘箱加热装置按0.5-1.0℃/min速率降温至室温，最后将试样取出。

本发明通过对有机绝缘介质进行特殊的热处理工序，改变了半结晶聚合物的聚集态结构(结晶度和晶粒尺寸)，在真空条件下测量其沿面闪络电压并与未处理的试样进行比较，结果可以显著提高其真空沿面闪络电压。本发明提出的方法不但可适用于电气领域有机材料绝缘性能的提高，也可适用于航天、武器等特殊领域有机材料绝缘性能的改善。

附图说明

图1为本发明有机绝缘介质真空沿面闪络测试的试样结构及电极安装图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种提高半结晶聚合物绝缘介质真空沿面闪络电压的方法，包括下述步骤；

首先，如图1所示，采用高压XLPE(交联聚乙烯)电缆，切割成6mm厚的柱体，然后加工成五组厚度为4mm的类圆台形试样2，其上底面中间为凹台3，表面光洁度3um。

然后，将加工好的类圆台形试样2取四组放入烘箱中，使其达到接近熔融状态(交联聚乙烯的熔点为150℃左右)，即在135℃下加热10分钟，然后分别按表1所列不同的热处理程序对其淬火或降温，得到四组不同实施例的结晶度和晶粒大小的试样。其中1、2号试样淬火处理(从烘箱中取出放入冷藏柜)；3、4号试样缓慢降温处理。

表1  不同实施例的热处理程序