1.前言
高電壓與絕緣技術是隨著高電壓遠距離輸電而發展起來的一門電力科學技術，它是一門新的學科，它是隨著電力系統輸電電壓的提高和近代物理的進展而得到發展的。高電壓與絕緣技術的基本任務是研究高電壓的獲得和高電壓下電介質及其電力系統的行為和特點。本文介紹一些固體介質材料的新進展情況以及高電壓發展趨勢。
2.絕緣材料
2.1 無機奈米復合電解質
無機奈米/有機聚合物複合材料的發展已有近20年的歷史。早在2023年，為了善聚合物材料的強度和韌性，日本和美國開始了無機奈米/有機聚合物復合材的研究。通過新增無機奈米粒子得到的複合材料，其強度和韌性大大提高，軟化溫度也比單純聚合物有所提高。
我國學者通過將無機奈米粉體如、加入到環氧樹脂、聚酯等絕緣聚合物中用於工程電工的絕緣電介質材料後發現，其絕緣性能、老化效能以及材料的耐大電流衝擊能力提高了5到100倍。對於無機奈米復合電解質的介電特性作如下分析：
2.1.1 電阻率和電導率
電阻率是電介質最基本的效能引數之一，可分為電子單導和離子電導兩種。很多文獻都對奈米摻雜引起的聚合物電阻率的變化做了研究，介面區是乙個奈米系統，其厚度取決於介面力作用性質，如果是短程力作用，則厚度將小於1nm，如果是長程力作用，例如在電介質中介面帶電其厚度可能達到10nm以上。介面在控制電荷輸運過程中起著重要作用已經是乙個公認的事實。
奈米電介質的許多優異效能都被認為與介面結構和行為有關。奈米顆粒表面改變了聚合物結構體和區域性電荷分布。隨著填料尺寸的減小，介面區域的聚合物相對體積逐漸增大，介面作用開始佔據主導地位。
奈米摻雜所形成的介面區域的結構不同於聚合物基體，存在大量的介面態，有可能改變複合物體內的陷阱密度和陷阱能級。奈米摻雜後材料的電阻率增大，可能是由於奈米摻雜通過物理化學作用在介面區引入了大量的深陷阱或使得原有的陷阱能級變深，降低了載流子遷移率，從而致使電阻率增大和電導率減小。
2.1.2 介電常數和介電損耗
介電常數和介電損耗可以反映電解質內部的介電施豫過程，也就是電介質對外加電場的響應過程。介電施豫是了解聚合物高分子結構和相關材料效能的重要手段。對研究固體中的空間電荷和晶體中的缺陷有重要意義。
而且材料和器件的老化現象也與長時間的施豫效應有關。對聚合物/無機奈米復合電解質來說，聚合物、無機顆粒、介面區域撒部分的電學性質完全不同，他們可能引起不同性質的極化。實驗發現，在溫度為393k頻率為1khz時基體、微公尺摻雜、奈米摻雜、的介電常數實部分別為9.
99、13.8和8.49，由此可見，奈米摻雜的介電常數比基體及微公尺摻雜都要小。
2.1.3 耐電暈老化效能
聚合物絕緣體表面發生電暈放電時，將產生一定的帶電粒子、氧和氮的等離子體以及紫外光，帶電子可直接撞擊聚合物表面導致高分子鏈的破壞，而等離子體具有強氧化性使高分子氧化分解，同時外光也可使聚合物產生老化現象。目前，採用無機公尺顆粒填充法提高聚合物的耐電暈效能的研究非活躍。不同的研究人員所採用的奈米粒子種類不同，耐電暈效能提高的機理也不完全相同，但均大幅度提高了原有聚合物的耐電暈效能。
例如奈米在提高材料耐電暈能方面的作用，認為奈米具有改善電場分布，提高熱傳導能力，並在絕緣表面形成電子和紫外線屏障，從而提高了聚合物耐電暈老化壽命。
2.1.4 電樹枝老化特性
電樹枝的引發主要是由電荷注入和拉出過程中產生的機械疲勞引起的。空間電荷測量已經證實奈米摻雜抑制空間電荷的形成，從而提高了樹枝引發電場和延長了樹枝引發時間。另外，奈米顆粒對樹枝引發和發展有阻擋作用。
其可能機理是，奈米顆粒及其介面區域扭曲了樹枝發展路徑。當樹枝引發後，奈米顆粒的高介電常數使得電樹枝向奈米顆粒附近發展，當奈米顆粒及其本身附近的鍵合層、束縛層都有較強的耐放電老化特性，從而阻礙了電樹枝的進一步發展或者使其發展路徑更加扭曲，從而延長了複合物電樹枝老化擊穿時間。
2.1.5 聚合物奈米復合電介質的區域性放電
在電氣裝置的絕緣系統中，通常不同部位的電場強度是不同的，如果區域性區域的場強超過該區域介質的擊穿場強時，放電就會發生，由於這種放電並不會貫穿施加電壓的兩導體之間，整個絕緣系統並沒有擊穿，仍保持絕緣性能，把這種現象稱為區域性放電。區域性放電是一種伴隨有電、聲、光、熱等效應的複雜的物理過程。在放電過程中經常會導致聚合物鏈的氧化、裂解和交聯，使聚合物表面電導率與體積電導率明顯增大，從而增加聚合物的介電損耗，降低介電強度，大大降低電氣裝置的使用壽命。
最近的研究表明，使用無機奈米化合物對現有的聚合物絕緣材料（如聚醯亞胺）填充改性，可以在很大程度上提高聚合物的抗區域性放電效能。
2.2 高效能介電複合材料用基體樹脂的研究進展
2.2.1 環氧樹脂（ep）
環氧樹脂是一類具有良好粘接、耐腐蝕、電氣絕緣、高強度等效能的熱固性樹脂是最常用的複合材料基體樹脂之一。環氧樹脂具有不耐高溫、介電效能一般、固化後韌性差等缺點，使其在高頻電路板和透波材料等方面的應用受到限制。此外，在樹脂體系中加入氰酸酯可降低樹脂固化體系中羧基的濃度，同時可改善樹脂的交聯濃度，提高固化物玻璃化轉變溫度。
在ep中加入聚亞苯基醚和甲代烯苯基醚等較大基團，可改變其介電效能。
高電壓技術
p12湯遜放電理論能較好的解釋低氣壓 短氣隙 均勻電場中的放電過程 p15電場的不均勻程度一般用電場不均勻係數f表示，f emax e e u d 極不均勻電場中的氣體放電有兩大特性 電暈放電 極性效應 p19 35 不對稱的極不均勻電場具有明顯的極性效應 p20工程中所遇到的衝擊電壓波形分為兩種 ...
高電壓技術學習總結
通過一學期對高電壓技術的學習，有一下重點難點總結 第一章氣體的絕緣強度 1 氣體放電的基本物理過程 帶電粒子的產生 氣體分子或原子產生的三種狀態 原態 中性 激發態 激勵態 從外界獲得能量，電子發生軌道躍遷。電離態 游離態 當獲得足夠能量時，電子變帶電電子，原來變正離子。電離種類 a 碰撞電離 b ...
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