郑跃胜 谢鑫达 黄惠芬 何桐桐

(福州大学电气工程与自动化学院 福州 350108)

1 引言

在气体绝缘间隙中插入一块高分子聚合物隔板，构成气固复合绝缘系统，能够显著提高间隙的耐压水平[1-2]。气固复合绝缘系统能够满足电气设备小型化的发展趋势，现已被广泛应用于输配电、高铁和超导等领域[3-5]。近几十年，国内外学者从多种角度对气固复合绝缘系统的耐压特性进行研究，但目前还未有通用理论指导气固复合绝缘系统的设计[6-8]。

通过改变结构参数和隔板材料等因素，学者们对气固复合绝缘系统的耐压特性进行了研究[9-11]。例如FORUZAN等[12-13]研究了聚四氟乙烯(PTFE)和聚氯乙烯(PVC)作为绝缘隔板对直流和交流击穿电压的影响，研究发现插入隔板后击穿电压的增强系数取决于初始电场的不均匀系数以及隔板的物理和电气特性。KARA等[14-15]研究了棒-板电极系统发现，短气隙下隔板的尺寸、材料和位置对交流与直流击穿电压均有影响。平均电场强度可以较为全面地体现气体间隙的电场分布情况，然而目前的研究结果对于气固复合绝缘系统的耐压特性解释主要基于最大击穿电场或电场不均匀系数，而基于平均电场强度的解释较少[16-17]。

通过研究气固复合绝缘系统的击穿过程，有学者试图从放电击穿路径的角度解释气固复合绝缘系统的击穿机理[18-20]。例如，RAMESH等[21]在两个球电极之间放置隔板进行工频耐压试验，假定了放电路径的传播方式，并据此提出了工频击穿电压预测模型。……