[发明专利]一种绝缘子及提高绝缘子沿面耐电强度的方法

说明书

技术领域

本发明属于绝缘子技术领域，特别涉及一种绝缘子及提高绝缘子沿面耐电强度的方法。

背景技术

绝缘子在远低于自身以及相同尺寸真空间隙的击穿强度下就会发生沿面击穿，例如真空的临界击穿约为350kV/cm，高纯度氧化铝陶瓷约为300~400kV/cm，而真空氧化铝陶瓷系统通常在几十kV/cm的电场下就会发生闪络，这种现象严重制约着高压真空电气系统的绝缘性能。与常规电真空设备相比，脉冲功率装置因受体积的限制和紧凑性的要求，其绝缘问题尤为突出。提高绝缘子的沿面耐电强度已成为大型脉冲功率装置发展中无法回避的问题，是限制脉冲功率技术发展的瓶颈技术。因此，研究绝缘子沿面闪络现象及其形成机理，寻找提高其闪络电压的方法意义重大。

固体绝缘的沿面闪络在本质上是一种发生在高电场下复合介质系统中的复杂的表面界面物理现象，大量研究表明：电极材料及结构，电极-介质接触方式，绝缘子材料及几何形状、表面状况及预放电处理，施加电压波形，真空度，温度，磁场等众多因素均可影响绝缘子沿面闪络特性。研究认为在保证绝缘材料的力学、热学等性能的前提下，统筹考虑优先选择介电常数小、表面电阻率适当小、二次电子发射系数小、浅能级陷阱密度低、表面释气弱的材料有助于提高绝缘子在脉冲电压下的绝缘特性，单一参数优并不一定沿面耐电特性好。对特定的绝缘结构，对界面附近电极与介质的形状进行优化设计，如电极嵌入绝缘材料内部或绝缘材料嵌入电极内部、使用屏蔽环、绝缘子边缘倒角等措施可提高其沿面闪络电压。只有优异的绝缘材料配合优化的绝缘结构设计才能表现出极佳的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绝缘子及提高绝缘子沿面耐电强度的方法，以提高绝缘子的沿面闪络电压。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种绝缘子，包括两个绝缘子无刻槽区域和位于两个绝缘子无刻槽区域之间的绝缘子刻槽区域；绝缘子刻槽区域上设有若干个槽；槽中设置有嵌入电极。

进一步的，两个绝缘子无刻槽区域上分别设置有阴极和阳极；所述槽、阴极和阳极位于绝缘子同一侧。

进一步的，绝缘子刻槽区域与阴极的距离为0mm；或者，绝缘子刻槽区域与阳极的距离为0mm；或者，绝缘子刻槽区域与阳极之间的间距大于0mm；绝缘子刻槽区域与阴极之间的间距大于0mm；阴极和阳极之间的中心线与绝缘子刻槽区域的中心线重合。

进一步的，该绝缘子的材料为常用有机绝缘材料，如聚四氟乙烯、有机玻璃、交联聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂、聚酰亚胺等。

进一步的，绝缘子刻槽区域占绝缘子表面积的1/3~1/2；槽的延伸方向与阴极和阳极之间的连线垂直。

进一步的，阴极和阳极之间的间距为15mm，绝缘子刻槽区域长5mm，绝缘子表面刻槽形状为矩形，刻槽参数为：槽宽G_W 0.5mm，槽深G_d 2mm，槽间距G_D0.5mm，嵌入电极采用直径0.5mm的铜丝，阴极与阳极均采用不锈钢。

进一步的，绝缘子无刻槽区域靠近绝缘子刻槽区域的边沿距离绝缘子刻槽区域最外侧的槽的外边沿半个槽间距。

一种提高绝缘子沿面耐电强度的方法，包括以下步骤：

（1）制备绝缘子，并于其表面进行刻槽，形成绝缘子刻槽区域，绝缘子刻槽区域占绝缘子表面积的1/3~1/2；

（2）制备嵌入槽中的嵌入电极，嵌入电极与步骤中的刻槽相匹配；嵌入表面进行抛光处理，使其表面无能够导致电场畸变的缺陷；

（3）将上述步骤（2）中制备的嵌入电极安装于步骤（1）所制备的刻槽底部。

进一步的，槽的形状为矩形，嵌入电极的形状为圆形或矩形；所述缺陷为尖端或毛刺。

进一步的，

绝缘子刻槽区域与绝缘子上的阴极安装区域的距离为0mm；

或者，绝缘子刻槽区域与绝缘子上的阳极安装区域距离为0mm；

或者，绝缘子刻槽区域与绝缘子上的阴极安装区域的间距大于0mm；绝缘子刻槽区域与绝缘子上的阳极安装区域之间的间距大于0mm；绝缘子上的阴极安装区域和绝缘子上的阳极安装区域之间的中心线与绝缘子刻槽区域的中心线重合。