4-48  真空表面的绝缘特性

谭  杰

绝缘子的真空表面绝缘特性研究真空下的高压沿绝缘子表面击穿物理过程，称真空表面闪络过程。影响该过程的因素主要包括绝缘材料结构、空间电场分布、表面处理方法、所加电压特征，脉冲宽度等。研究了真空表面闪络过程，有两类理论：二次电子发射崩溃和电子引发极化松弛。SEEA理论以绝缘子表面在电子轰击下发射二次电子为基础，包含了电子诱发脱附和脱附气体离子化，并且对闪络过程产生的影响等过程，对表面闪络现象进行了解释。

分析了二次电子发射过程的经验公式，推导了真空表面闪络的稳定条件，以SEEA理论的观点描述了真空表面闪络发生的物理图像。对影响表面闪络发生因素，提高表面闪络电压阈值方法进行了分析。在长脉冲加速器上(500 kV，3 kA，1 ms)进行了表面闪络现象的观测研究工作。使用KARAT程序分析了无箔二极管的回流屏蔽方法，实验中发现加屏蔽环后表面闪络电压从300 kV提高到了400 kV。发现外加0.6 T磁场后，表面闪络电压降低约20%。对绝缘子损伤后的绝缘子表观结构也进行了观察。

总结提出了绝缘子设计的3点基本考虑：选择真空性能好的绝缘子，减少可能存在的弱点；尽量降低3结合点电场强度；使电场沿绝缘子表面分布尽量均匀。

  设计出工作于脉宽200 ns脉冲电压下的最高电压750 kV锥形绝缘子，并进行了结构优化。锥形绝缘子高15 cm，锥底f 35 cm，锥顶f 5 cm，实验结果表明满足设计要求，在600 kV以上工作300多次，最高电压达750 kV，运行稳定，未发生沿表面闪络现象。