中国空间科学技术

›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (2): 28-34.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0001

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表面电荷对聚四氟乙烯沿面击穿特性的影响

 王飞鹏1，*, 张涛1, 文刚1, 范帆1, 李剑1, 崔万照2   

  1. 1重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044
    2中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室，西安710100
  • 收稿日期:2016-06-26 修回日期:2017-02-28 出版日期:2017-06-25 发布日期:2017-03-17
  • 作者简介:*通讯作者：王飞鹏（1977-），男，研究员，fpwang@cqu.edu.cn，研究方向为工程电介质，电功能聚合物及其应用
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目（U1537211）；国家重点基础研究发展计划（973）（2015CB251003）；中央高校科研业务费项目（106112015CDJXY150006）

Effectofspacechargeonsurface-breakdownbehaviorofpolytetrafluoroethylene

 WANG  Fei-Peng1，*, ZHANG  Tao1, WEN  Gang1, FAN  Fan1, LI  Jian1, CUI  Wan-Zhao2   

  1. 1StateKeyLaboratoryofPowerTransmissionEquipment&SystemSecurityandNewTechnology,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China
    2NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonSpaceMicrowave,ChinaAcademyofSpaceTechnology(Xi′an),Xi′an710100,China
  • Received:2016-06-26 Revised:2017-02-28 Published:2017-06-25 Online:2017-03-17

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摘要： 聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene,PTFE)因其高绝缘性而极易在表面积累空间电荷,且电荷衰减周期长。认识表面电荷对PTFE沿面击穿性能的影响，对设计相关的绝缘系统具有重要指导意义。使用针板电极装置，采用从6kV变化到10kV的正、负极性针电压对PTFE样品膜进行电晕充电积累表面电荷，使用静电电位计测量样品膜表面电位并估算得到表面电荷面密度。对具有不同表面电荷密度的PTFE样品膜，试验研究常压及真空中样品的负极性直流沿面击穿场强。结果表明，不同充电电压可以有效调控PTFE表面电荷密度。负极性较正极性电晕充电能够更有效地在PTFE表面积累高密度电荷；正极性表面电荷在常压和真空中均导致PTFE的负极性直流沿面击穿场强降低，而负极性表面电荷则具有影响程度较小的相反效果，即仅在一定程度上提高PTFE的负极性直流沿面击穿场强，且表面电荷在真空中对沿面击穿场强的影响弱于常压环境。

关键词: 表面电荷, 聚四氟乙烯, 常压, 真空, 沿面击穿

Abstract: Owingtothelowconductivity,polytetrafluoroethylene(PTFE)tendstoaccumulatesurface-chargewhichiscausedbyvariousfactors，eg.friction,spacechargecarriers,cosmicrays,etc.Additionally,thedecayofsurface-chargetakeslongtime.Itiscertainlysignificativetoinvestigatetheroleofsurfacechargeoninfluencingthesurface-breakdownbehavior.ThisworkendowsPTFEsamplefilmswithvariablesurface-chargedensitybyneedle-platecorona-chargingelectrodes.NegativeDCsurfacebreakdownvoltagewasthenmeasuredonallsamplesatatmosphericpressureandinvacuum.Experimentalresultsshowthatthesurfacechargedensityistailorablebyneedlevoltages;however,thenegativecoronaaccumulatessurfacechargefasterthanthepositivecorona.ThepositivesurfacechargebenefitstoreducenegativeDCsurfacebreakdownvoltage,whilenegativesurfacechargeslightlyleadstoanoppositeway,ie.enhancingthesurfacebreakdownvoltageforacertainextent.Additionally,theinfluenceofspacechargeonthebreakdownvoltageinvacuumisweakerthanthatatatmosphericpressure.

Key words: surfacespacecharge, polytetrafluoroethylene, atmosphericpressure, vacuum, surfacebreakdown