一、擊穿強(qiáng)度：

擊穿強(qiáng)度測(cè)試流程根據(jù) GB/T 1408.1—2016 的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以 2 000 V/s 和 100 V/s 升壓速度測(cè) 量樣品短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用下的擊穿強(qiáng)度，測(cè)量環(huán) 境溫度是 25 ℃，測(cè)試樣品是直徑 100 mm，厚度 1 mm 的圓片，擊穿強(qiáng)度按照 E=U/d 進(jìn)行計(jì)算，E 為擊穿場(chǎng)強(qiáng)，U 為擊穿電壓，d 為試樣厚度，每種 樣品測(cè)試 10 次，測(cè)試結(jié)果用威布爾對(duì)數(shù)分布顯示。 圖 4 所示為擊穿電壓測(cè)試平臺(tái)，試驗(yàn)電壓頻率是 50 Hz，試驗(yàn)電極與樣品以“球電極樣品球電極” 結(jié)構(gòu)擺放，球電極直徑為 20 mm，試驗(yàn)時(shí)電極和樣 品浸沒(méi)在 25 號(hào)變壓器油中以防止樣品表面的沿面閃絡(luò)。

二、沿面閃絡(luò)電壓：

分別以 2 000 V/s 和 100 V/s 升壓速度表征樣品 短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用下的沿面閃絡(luò)電壓，測(cè)試樣品 是直徑 100 mm、厚度 1 mm 的圓片，每種樣品測(cè)試 10 次，測(cè)試結(jié)果用威布爾對(duì)數(shù)分布顯示。圖 5 所示 為沿面閃絡(luò)電壓測(cè)試平臺(tái)，試驗(yàn)電壓頻率是 50 Hz， 沿面閃絡(luò)電壓測(cè)試環(huán)境是在壓強(qiáng) 0.2 MPa 的 SF6氣 體中，測(cè)量環(huán)境溫度是 25 ℃。樣品與電極擺放結(jié)構(gòu) 如圖 6 所示，電極是高 20 mm，直徑 20 mm 的不銹 鋼圓柱電極，電極邊緣為半徑 1 mm 圓角，極間距 為 5 mm。

三、樣品的擊穿強(qiáng)度

以2 000 V/s 和 100 V/s 的升壓速度分別測(cè)量樣 品在短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用下的擊穿強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果 用威布爾分布顯示，如圖11—圖12所示，并取63.2% 擊穿概率下的值作為擊穿強(qiáng)度的值進(jìn)行分析。

圖 11 顯示，2 000 V/s 升壓速度下，隨著氧化 鋁中 Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，樣品的擊穿強(qiáng)度先維持 穩(wěn)定后逐漸下降。Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.02%~0.04%時(shí)， 擊穿強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.06%~0.12% 時(shí)，擊穿強(qiáng)度逐漸下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在短時(shí)電 場(chǎng)作用下，Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)樣品的擊穿強(qiáng)度影響較 小，Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高會(huì)降低樣品的擊穿強(qiáng)度。

圖12 顯示，100 V/s 升壓速度下，隨著氧化鋁 中 Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，樣品的擊穿強(qiáng)度逐漸降低， 且降幅較大。Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.02%時(shí)，擊穿強(qiáng)度為 30.9 kV/mm；Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.12%時(shí)，擊穿強(qiáng)度為 25.4 kV/mm，擊穿強(qiáng)度下降了 5.5 kV/mm。對(duì)比發(fā) 現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用下，氧化鋁中 Na+的存在，顯著 降低了樣品的擊穿強(qiáng)度。

環(huán)氧復(fù)合絕緣材料樣品的擊穿是大量高能電 子碰撞破壞的結(jié)果，氧化鋁中隨著 Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 增加，樣品的體積電阻率下降，對(duì)電子注入的阻抗 減小，高壓電極發(fā)射的電子容易注入材料基體中， 碰撞破壞材料基體，導(dǎo)致樣品擊穿。長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用 下，由于升壓速度慢，高壓電極發(fā)射的電子注入材 料基體中不斷碰撞材料基體，釋放大量的熱量，激發(fā)更多的電子參與碰撞破壞，進(jìn)而導(dǎo)致樣品擊穿。

短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用下，隨著氧化鋁中 Na+質(zhì) 量分?jǐn)?shù)的增加，樣品的擊穿強(qiáng)度最終均逐漸降低， 表明氧化鋁中 Na+的存在，對(duì)樣品擊穿強(qiáng)度不利， 應(yīng)避免使用 Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的氧化鋁填料。

四、樣品的沿面閃絡(luò)電壓

以2 000 V/s 和 100 V/s 的升壓速度，測(cè)量樣品 在短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用下的沿面閃絡(luò)電壓。測(cè)試結(jié)果 用威布爾分布顯示，如圖13—圖14 所示，并取63.2% 擊穿概率下的值作為沿面閃絡(luò)電壓值進(jìn)行分析。

圖13 中，2 000 V/s 升壓速度下，隨著 Na+質(zhì)量 分?jǐn)?shù)的增加，樣品的沿面閃絡(luò)電壓逐漸下降，Na+ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.02%時(shí)，樣品的沿面閃絡(luò)電壓為 32.2 kV，Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.12%時(shí)，樣品的沿面閃 絡(luò)電壓為 30.6 kV/mm，下降了 1.6 kV，約 5%，下 降幅度較小。圖 14 中，100 V/s 升壓速度下，隨著 Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，樣品的沿面閃絡(luò)電壓逐漸下 降，Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.02%時(shí)，樣品的沿面閃絡(luò)電壓 為 33 kV，Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.12%時(shí)，樣品的沿面閃 絡(luò)電壓為 29.3 kV/mm，下降了 3.7 kV，約 11%，下降 幅度較大。此外，Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.02%~0.06%時(shí)， 長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng)作用下樣品的沿面閃絡(luò)電壓高于短時(shí)電場(chǎng) 作用下；Na+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.08%~0.12%時(shí)，長(zhǎng)時(shí)電場(chǎng) 作用下樣品的沿面閃絡(luò)電壓低于短時(shí)電場(chǎng)作用下。