環氧復合絕緣材料的擊穿強度與沿面閃絡電壓測試條件概述:

標準依據：GB/T1408.1—2016。

測試對象：摻雜不同Na+質量分數的氧化鋁填料環氧復合材料，樣品為直徑100mm、厚度1mm的圓片。

升壓速度：2,000V/s（短時電場）和100V/s（長時電場）。

數據處理：結果采用威布爾分布表示，取63.2%擊穿概率下的值進行分析。

一、擊穿強度

關鍵結果：

1.短時電場（2000V/s）：Na+質量分數在0.02%至0.04%時，擊穿強度相對穩定；超過此范圍（0.06%至0.12%），擊穿強度開始逐漸下降。

2.長時電場（100V/s）：擊穿強度隨Na+質量分數的增加顯著且持續下降。例如，Na+質量分數從0.02%增至0.12%時，擊穿強度從30.9kV/mm降至25.4kV/mm，降幅達5.5kV/mm。

主要結論：

長時電場下Na+對擊穿強度的削弱效應遠大于短時電場。

Na+的存在降低了材料的體積電阻率，使高能電子更易注入并破壞基體，尤其在長時間電場作用下，熱積累和電子雪崩效應加劇了破壞。

應避免使用高Na+質量分數的氧化鋁填料，以維持材料的絕緣可靠性。

二、沿面閃絡電壓總結

關鍵結果：

1.總體趨勢：無論短時或長時電場，樣品的沿面閃絡電壓均隨Na+質量分數的增加而逐漸下降。

2.下降幅度：

短時電場（2000V/s）：從32.2kV降至30.6kV，降幅約5%。

長時電場（100V/s）：從33.0kV降至29.3kV，降幅約11%。

3.特殊現象：

在Na+質量分數較低（0.02%-0.06%）時，長時電場下的閃絡電壓高于短時電場。

在Na+質量分數較高（0.08%-0.12%）時，長時電場下的閃絡電壓低于短時電場。

主要結論：

Na+的存在對沿面閃絡性能同樣不利。

其機制是Na+降低了材料的表面電阻率，促進了表面電荷的遷移和積聚，導致電場畸變和表面碳化。

低Na+含量時，體積電阻率下降可能使部分電子注入淺表層，反而短暫改善了表面電場分布；但高Na+含量時，電子注入和熱破壞加劇，最終導致閃絡電壓在長時間下更低。

綜合結論

1.負面影響明確：氧化鋁填料中的Na+雜質，無論是對于材料本體的擊穿強度，還是對于表面的沿面閃絡電壓，均產生顯著的降低作用。

2.時間效應顯著：在長時、慢速升壓（100V/s）的電場作用下，Na+對絕緣性能（尤其是擊穿強度）的劣化影響更為突出。這表明材料在長期工作電壓下的可靠性對Na+含量更為敏感。

3.材料選擇指導：為保證環氧復合絕緣材料在高壓下的長期可靠性，應嚴格控制氧化鋁填料中的Na+雜質含量，優先選用低Na+或無Na+的高純填料。