探究直流电场和温度场对环氧绝缘材料表面电气强度的影响
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摘 要 為了探究直流电场与温度场对环氧绝缘材料表面电气强度的影响，本文使用了直流试验装置来测量长期直流电场、温度场下环氧绝缘材料的表面电气强度与玻璃化转变温度，通过电容探头来检测表面电荷数据。结果表明二者大体呈现二次函数关系，由于存在表面电荷导致环氧绝缘材料的表面物理迅速老化。该结论具备学术意义，并且可以应用到相应领域中。
关键词 直流电场;温度场;环氧绝缘材料;表面电气强度;表面电荷
引言
环氧绝缘材料在实际应用过程中受到多种因素影响，比如电场、温度场等外部环境条件，在这些影响因素的共同作用下，环氧绝缘材料容易老化并发生性状变化，最为典型的就是电气性能改变。经过观察发现在直流条件下推动老化和性能变化的主要因素是电荷分布有关，因此我们重点研究了直流电场、温度场综合作用下环氧绝缘材料性能的变化。当前国内外已有的研究成果多是围绕绝缘材料老化对性能的影响，比如在湿热老化研究过程中发现湿热老化大多是由于界面热应力破坏引起的，在空间电荷老化研究过程中发现空间电荷导致了油纸绝缘体系和低密度聚乙烯击穿和沿面闪络特性的下降，在对脉动直流电压下绝缘材料的电老化过程研究过程中发现，负电荷主导低程度老化，正电荷主导高程度老化，在研究表面电荷和闪络特性过程中，研究人员提出了外形结构原则，认为涂层处理可以促使表面电荷消散，提高设备的可靠性[1]。
1 具体实践过程与相应的试验分析
1.1 原材料分析
为更好地进行试验，探究直流电场与温度场对环氧绝缘材料表面电气强度的影响，我们选取了环氧浇注绝缘子来作为绝缘材料进行试验。整个试验过程在温度场与直流试验装置二者的共同作用下进行，主要进行带电试验结果分析，保证试样表层进行电气强度测试。除此之外试验中原材料还包括有脂环族液态酸酐固化剂甲基四氢苯酐与电工填料氧化铝。
1.2 试样制备分析
想要实现浇注材料试样的有效性，就应该充分了解制备。主要内容如下：①温度：135℃;②质量配比：为1∶3.3 ;③试样混合均匀后进行，脱气处理的时间为2小时;④二次试验的质量配比设定为2.2∶1，最后进行装模处理，注意温度保持125℃，严格控制固化条件，取得最终试样。
1.3 测试方法分析
试验过程需要按照实际情况进行分组处理，使用直流长期带电试验电极加载方式进行安装。具体条件如下：①圆电极直径：3mm;②倾斜角度：45°;③电极间距：40mm;④电源：小型高压直流稳压电源;⑤试验环境：0.4MPa SF 6。 试验过程中应提前将电木装置进行安放，多数情况是安放在样品架上，上述准备工作全部完成后，才可以开展下一步的试验工作[2]。
（1）表面电气强度测试。
试验过程首先应保证是在直流条件下进行试验，其次需要分别进行室温试验与高温试验，温度分别为（23±2）℃与（90±2）℃，最后进行试验结果的对比与分析。试验过程中，应根据不同的实际情况进行不同加热时间的测量，合理控制加温条件与加压条件，充分利用计算机与互联网技术，进行不同时间点的分别取样工作，实现直流表面电气强度测试。具体条件要求如下：①最大电压幅值： 400kV ;②选用直流发生器;③控制整个实验的测试温度为23℃，允许误差±2℃;④整体试验测试环境控制在0.4MPa SF 6。记录试验过程中的表面闪络电压，将数值作为电气强度的参考依据。另外整个试验过程应在计算机网络中进行详细的时间记录作图，试验过程中与试验结束后，及时绘制相应分析曲线，用相应的数值来尽量确保整个试验结果的准确性与可靠性。
玻璃化转变温度测试。
实验结束后，取所有数值、数据的平均值作为试验结果。
试验中的表面电荷测试。
①测试方法：电容探头法;②主要测试仪器：移动探头;③取样位置：测量试样表面电位;④试验目的：获取试样表面电荷密度。试验过程中与试验结束后及时绘制相应的电荷密度—时间曲线，分析试验结果。
1.4 实践过程中的试验结果分析
（1）根据温度-条件曲线，可得：①在直流电场下二者呈现二次函数关系。②在非直流电场条件下二者呈线性关系。
（2）温度条件影响环氧绝缘材料表面电气强度的降低速度[3]。
2 结束语
综合全文所述，环氧绝缘材料表面电气强度会受到直流电场与温度场的影响，严重影响到设备的安全性、可靠性与其经济效益，想要避免这种影响的发生，需要在使用环氧绝缘材料过程中，充分重视直流电场与温度场，合理运用各种试验结果与研究结论，并且应该及时按照实际情况进行试验活动，借此来获取相应的试验分析结果，结合以往的工作经验与教训，尽量降低不良影响，延长设备寿命，提高设备生产效率与经济效益。
参考文献
[1] 邢照亮. GIS绝缘子表面电荷分布对沿面闪络的影响[D]. 北京：华北电力大学，2013.
[2] 郝留成，杨保利，田浩，等. 特高压盆式绝缘子工艺技术研究[J]. 绝缘材料，2014，47（5）：46-49.
[3] 杨保利，田浩.直流电压下环氧绝缘材料电气性能对表面电荷消散过程的影响[J].绝缘材料，2015，（08）：35-39.
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