图1 环氧树脂高温交流电导率
2.环氧树脂方波电压击穿特性
通过高频双极性方波击穿测试平台，测试了重复频率双极性方波电压（500 Hz，1kHz，2kHz，3kHz）下环氧试样的击穿场强，测试结果如图2所示。基于三参数Weibull分布统计分析特征击穿场强随频率的关系，发现击穿场强与频率呈负相关。
图2 环氧树脂不同频率下的三参数 Weibull 分布
3.高频交流电导与高频击穿分析
图3为考虑绝缘介质高频交流电导特性的载流子输运示意图，随着频率增加，载流子获得的能量增加，容易越过势垒，交流电导率增加，明显高于直流下的电导率。在高电场，载流子迁移加快，从而形成足够强的碰撞电离，能量积聚迅速增加，造成分子链断裂，导致绝缘击穿。因此，高频电场下绝缘击穿场强下降。
图3 考虑绝缘介质高频交流电导特性的载流子输运示意图
图4为交变电场下环氧树脂自由体积击穿模型示意图，击穿强度决定于载流子在电场下加速的最大平均自由行程，而电子在自由体积中加速，其平均自由程取决于最大自由体积的长度。载流子加速的最大平均自由行程随频率增大而增大，其获得能量增加，容易积聚能量，连续越过势垒，从而导致高频电场下环氧树脂击穿场强下降。
图4 环氧分子链运动与高频电场下自由体积模型示意图
结论
1）高频高场下的交流电导率由低场下的偶极电导率、交变电场下的Poole-Frenkel效应以及直流电导率共同引起。频率升高或电场增大，造成交流电导率增大。
2）高频电场下分子链段运动迟滞效应增加，分子链之间未被占有的等效自由体积最大长度增加，造成击穿场强随频率的升高而下降。
团队介绍
西安交通大学电气工程学院先进电工材料研究中心依托西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室，团队成员13人，其中教授3名，副教授5名，助理教授3名。团队成员荣获国家科技进步二等奖1项、国家自然科学奖二等奖3项、省部级一等奖4项，国家电网特高压交/直流示范工程特殊贡献专家等奖项。
团队始终面向国民经济主战场，围绕重大科学问题和关键核心技术，开展多元研究：包括超/特高压电力设备绝缘、先进电工材料基础、极端条件下的绝缘问题和相关学科交叉研究。团队成员主持和参与了国家重点研发计划课题、陕西省重点研发计划课题、973课题、国防973课题、国家自然科学基金重点基金项目、国家自然基金国际合作项目等纵向项目，与法国施耐德、法国阿尔斯通、日本明电舍、日本三井化学等国际企业也开展了密切合作，并承担了多项国网及国内其他企业项目。
李盛涛，西安交通大学教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，电力设备电气绝缘国家重点实验室常务副主任，主要从事电介质理论及其应用、电气功能材料及器件的研究、极端条件下的绝缘材料和绝缘技术和真空及多种气氛下的沿面闪络机理等方面的研究。
王威望，西安交通大学电气工程学院副教授，博士生导师，2016.5-2017.9在日本东京都市大学机测电机制御实验室从事博士后研究。主要从事电工材料介电性能和失效机理、新能源电力电子高频变压器、数据驱动融合应用等方向研究。
本工作成果发表在2024年第4期《电工技术学报》，论文标题为“环氧树脂高频松弛的交流电导与双极性方波击穿特性”。本课题得到国家自然科学基金面上项目、陕西省自然科学基础研究计划青年项目和电力设备电气绝缘国家重点实验室中青年基础研究创新基金项目的支持。返回搜狐，查看更多
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