電氣性能

電氣性能 普通的如額定電壓、電流、有功功率、無功功率、電阻、電容、電感、電導。 半導體則涵蓋面更廣，如直流放大倍數、交流放大倍數、整流電流、反向擊穿電壓、正嚮導通電壓、結電容、噪聲係數、特徵頻率、截止頻率、耗散功率等。IC也非常多，如最大工作電壓、運放的壓擺速率、帶寬、失真係數、ADC的轉換速率、轉換精度、分辨率等。 電氣性能連接器的主要電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強度。①接觸電阻高質量的電連接器應當具有低而穩定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數十毫歐不等。②絕緣電阻衡量電連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標，其數量級為數百兆歐至數千兆歐不等。③抗電強度或稱耐電壓、介質耐壓，是表徵連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗電壓的能力。 中文名 電氣性能 外文名 electric property類 別硬件

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目錄

影響

為研究環氧絕緣材料電荷積聚過程的影響因素，減少材料表面電荷積聚效應，採用高阻計對直流電壓下環氧絕緣材料不同時間點的體積電阻率和表面電阻率等關鍵電氣性能進行測量，並採用直流試驗裝置，藉助電容探頭法進行直流高壓下的表面電荷測量。通過相關理論研究，獲得了環氧絕緣材料電阻率隨直流電壓作用時間的關係，建立了環氧絕緣材料電氣性能與電荷積聚的關係，並明確了環氧絕緣材料電氣性能的改進措施，對於減少直流電壓下，環氧絕緣材料的表面電荷積聚，提高輸變電設備直流絕緣子運行可靠性具有實際意義。 .

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電荷積聚過程的理論

電荷要從表面消散需要從內部遷移至表面，這將導致環氧絕緣材料內部可自由移動的電荷進一步下降，此時遷移的速率較大，由於表面電荷量較小，幾乎無表面向內部消散，電荷在材料表面逐漸積聚；然後，由於環氧絕緣材料內部自由電荷量有限，電荷遷移的速率逐漸下降，而電荷沿向內部消散量逐漸增加，某一時刻，出現體積電阻率的極大值。而後電荷遷移的速率進一步下降，由於此時電荷沿內部消散仍在增加，體積電阻率出現略微的回落，直至遷移和沿內部消散都最終趨於穩定，體積電阻率也趨於穩定，此過程也就是直流電場下特殊的電飽和過程。 .

環氧絕緣材料電氣性能的改進

體積電阻率方面。增大初始體積電阻率有利於減小電荷遷移速率和遷移電流密度，但由於體積電阻率增大的同時也會延長階段1的持續時間，此外，增大初始體積電阻率還將增大電荷沿內部消散的時間常數。因此，體積電阻率只能適當增大。 表面電阻率方面。環氧絕緣材料表面電阻率越小則環氧絕緣材料表面電荷積聚後的消散速度越快，即如果降低表面電阻率，將減小電荷積聚密度。但由於在切向場強一定的情況下，表面電阻率的減小將增大表面電導電流密度，從而增加閃絡的風險，3#絕緣子電荷密度本身較大，而表面電阻率較小，表面電導電流過大，發生閃絡，因此表面電阻率只可適當減小。 . 此外，表面電阻率和體積電阻率存在一定匹配特性。當某種材料存在過大的體積電阻率和過小的表面電阻率時，由於內部電荷遷移至表面的遷移電流密度較小，遷移速率也較小，表面積聚電荷量較小，且增速較小，表面切向場強主要來自外加電場的分量，此時場強相對較大，由於表面電阻率過小，產生的電荷很快向電極加載部位移動，形成過大的表面電導電流，出現閃絡。9#絕緣子體積電阻率與表面電阻率差值較大，雖然電荷量較小，但仍發生閃絡。因此，表面電阻率和體積電阻率應有一定差值關係。如體積電阻率在1014Ω·m數量級時，表面電阻率應在1011Ω數量級左右。 .

微觀結構

對局部放電損傷過程中油浸絕緣紙的微觀結構及其與電氣性能的關係進行研究。使用原子力顯微鏡和 X 射線衍射儀等材料分析手段與介電譜儀、高阻儀和柱–柱電極等電氣分析手段相結合的方法，分析損傷過程中油浸絕緣紙分子鏈結構、聚集態結構及介電常數、介質損耗因數、體積電導率和電氣強度。結果表明：損傷過程中，絕緣紙結晶區比無定形區更易受到局部放電破壞；結晶度呈上升趨勢且晶粒取向加強，但晶粒大小、晶體類型和二相共存結構未發生改變；結晶度升高和晶粒取向加強造成介電常數、體積電導率和介質損耗因數呈下降趨勢，但電氣強度呈上升趨勢；結晶和取向改變了分子、離子和電子的活動性，是造成電氣性能變化的重要原因。 .

電氣性能測量

在20℃條件下，採用Concept80寬帶介電譜測試系統(novocontrol GmbH)測量損傷過程中油浸絕緣紙的頻域介電譜、頻域介損譜和頻域內的體積電導率；同時，根據IEC60093和IEC60243-1標準，分別測量油浸絕緣紙直流體積電導率和工頻電氣強度。 為了使電氣性能的測量結果更具代表性且能有效地反映材料微觀結構的變化，即電氣性能測量不受水分和其它損傷產物的影響，每次測量取出 5個試品，測量前試品先經丙酮清潔、真空乾燥和浸油處理。5個試品測量平均值作為測量結果。 .

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電氣性能變化

結構和性能之間呈現內在的關聯性，其中聚集態結構是直接影響材料性能的重要因素。在局部放電損傷過程中，局部放電產生的熱量導致表徵油浸絕緣紙聚集態結構特徵的結晶度增加、取向度加強，也必將引起其電性能發生變化。 極化、電導、損耗和擊穿是絕緣介質材料的4種基本電性能。極化包括瞬時極化和鬆弛極化等形式，介電常數(或相對介電常數)是描述介質極化的宏觀參數，分為實部和虛部，實部與由瞬時極化和鬆弛極化引起的無功電流成正比。而虛部在不考慮電導時與由鬆弛極化引起的有功電流成正比；電導有電子電導和離子電導等，電導率是表徵介質電導性能的宏觀參數。損耗主要由電導和鬆弛極化引起，其特性可由介質損耗因數tanδ表徵，在不考慮電導電流時其值計算。擊穿表徵了介質在電場作用下的極限能力，電氣強度表徵了介質的這種能力，它是介質的特性參數。 .

油浸絕緣紙相對介電常數隨頻率變化

局部放電損傷過程中，油浸絕緣紙經清潔、真空乾燥和浸油處理後，含水量均小於0.1817%，且油浸絕緣紙的組成基本相同；另一方面，表徵聚集態結構的結晶度逐漸增加，晶粒取向加強；同時，測得其介電常數、體積電導率、介質損耗因數及電氣強度。 油浸絕緣紙經清潔、真空乾燥和浸油處理後，其介電常數實部隨頻率減小而增加，但虛部隨頻率減小呈現先減小後增加的現象，出現最小值。隨着損傷時間增長，實部和虛部頻域譜線均呈向下移動趨勢，但譜線形狀基本不變；在低頻區譜線的下降速度較快，同時虛部最小值左移。這表明隨着結晶度增加和晶粒取向加強，油浸絕緣紙的介電常數呈下降趨勢。 .

直流下測得的油浸絕緣紙體積電導率

描述了在交流和直流條件下測得的油浸絕緣紙體積電導率。油浸絕緣紙經清潔、真空乾燥和浸油處理後，其體積電導率隨頻率減小而減小；隨着損傷時間的增長，體積電導率頻域譜線也呈向下移動趨勢，但其譜線形狀基本不變，並且在低頻區譜線的下降速度較快；當頻率減小到其最小極限值時，電壓源顯示直流特性。直流條件下測得其體積電導率隨損傷時間增長亦呈下降趨勢。由此可見，隨着結晶度加和晶粒取向加強，油浸絕緣紙的體積電導率呈下降趨勢。 .

油浸絕緣紙介質損耗因數隨頻率變化

伴隨着介電常數和體積電導率的變化，介質損耗因數亦將發生相應變化。油浸絕緣紙經清潔、真空乾燥和浸油處理後，其介質損耗因數在頻域範圍內的變化相似於介電常數虛部的變化規律，即其隨着頻率降低先減小後增加，且有最小值出現；隨着損傷時間的增長，介質損耗因數譜線呈向下移動趨勢，但譜線形狀基本不變，而且最小值左移。這說明隨着結晶度增加和晶粒取向加強，油浸絕緣紙的介質損耗因數呈下降趨勢。 .

油浸絕緣紙的電氣強度

在損傷過程中，油浸絕緣紙經清潔、真空乾燥和浸油處理後，測得的電氣強度。可見，隨着損傷時間增長，油浸絕緣紙的電氣強度總體呈上升趨勢。換而言之，隨着結晶度增加和晶粒取向加強，油浸絕緣紙電氣強度呈上升趨勢。 總之，隨着結晶度增加和晶粒取向加強，油浸絕緣紙的介電常數、體積電導率和介質損耗因數均呈下降趨勢，但其電氣強度總體呈上升趨勢。 .