2.7　定子絕緣材料的表面閃絡試驗

2.7.1　試驗目的和要求

通過分析對比2.6節的各種試驗條件下的試驗結果，研究人員們大膽決定定子主絕緣可以采用F-113和聚酰亞胺的復合絕緣。另外，從上面的試驗還可以明顯地看到，采用這樣一種架空式的絕緣結構帶來了一般常規絕緣所不曾遇到的新問題。即在槽內沿固體架位表面的閃絡電壓大大低于相同距離下的間隙直接擊穿電壓，同時固體架位材料選擇的不同，對表面閃絡電壓也有一定的影響。所以下一步必須對表面閃絡做進一步的研究、試驗，找出距離與表面閃絡電壓、材料與表面閃絡電壓的關系，供選擇槽內架位和解決端部固定問題之用。

根據有關材料介紹，影響表面閃絡電壓的因素主要有以下幾點：

①表面閃絡距離的長短。

②材料本身的光潔程度、是否附著臟物及吸附潮氣等情況，這些在均勻電場的情況下有一定影響，而對不均勻電場主要由于尖端放電而使材料附著臟物及潮氣的影響降為次要地位，以致在實際中可以忽略，從而使電場不均勻在表面閃絡中占主要地位。

③固體本身的介電系數比周圍液體的介電系數要高。

④固體絕緣本身的性質：a.表面電阻要大；b.表面電容要小。

⑤電場的均勻程度。

考慮表面閃絡的問題，可以從兩種不同的結構形式去分析。第一種形式是沿介質表面的閃絡距離與電極間最短距離相同或相近，也就是電力線和固體介質表面閃絡路徑平行即均勻電場的情況。第二種形式是電極間距離比表面放電距離小得多，也就是電力線和固體介質表面閃絡路徑相交即非均勻電場的情況。

對于這兩種不同形式的表面閃絡要分別進行試驗，得出數據。供選擇槽內架位之用并為解決端部固定問題提供依據。

2.7.2　試驗裝置

定子絕緣材料的表面閃絡試驗裝置見圖2-13，該試驗裝置說明如下：

做試驗時，第一種結構形式完全與試驗裝置圖2-13相同，試驗時先將絕緣試驗材料8用固定支撐物7固定好，使絕緣試驗材料8靠緊餅形電極，然后將過濾好的F-113液體倒入有機玻璃筒2中，液面要高于電極，再把筒蓋蓋好，然后將電極的一端通過拉桿接至升壓器的高壓端，電極的另一端通過拉桿接地，檢查好后即可進行試驗，逐步升壓直至看到一線狀的間歇的表面閃絡時，然后降壓直至看不見為止，記下這一距離下的表面閃絡電壓值，然后再改變距離（移一下拉桿就可以了）做幾次，便可得出不同距離下表面閃絡電壓值。

第二種結構形式做法與第一種結構形式的做法大致相同，只是在試驗材料的下面放一銅片（銅片與被試驗材料表面的垂直距離為12mm），使它和接地端電極相連，如圖2-14所示。

試驗材料：僅有的環氧玻璃布板和聚酰亞胺玻璃布板的材料尺寸分別是，環氧玻璃布板長137mm、寬112mm、厚 2.7mm，聚酰亞胺玻璃布板長137mm、寬112mm、厚 2.7mm，第三種試驗材料銅片的尺寸是，長 137mm、寬23.5mm、厚 0.15mm。

開始試驗是在白天做的，但還未見到表面閃絡時就已經擊穿了，所以后來改在晚上的暗室里做，這樣可以比較清楚地看到表面閃絡，便于取值記錄，同時也發現，在用環氧玻璃布板時產生電暈，而且起暈電壓不高。所用升壓器是100kW的整套裝置。

2.7.3　試驗數據整理

重點整理的是表面閃絡電壓與距離的關系，得到的試驗結果見表2-7～表2-10。

試驗條件：均勻電場的情況，用未經烘干的濾紙過濾蒸發冷卻液體介質。

試驗條件：均勻電場的情況，用未經烘干的濾紙過濾蒸發冷卻液體介質。

試驗條件：不均勻電場的情況，用未經烘干的濾紙過濾蒸發冷卻液體介質。

試驗條件：不均勻電場的情況，用烘干的濾紙過濾蒸發冷卻液體介質。

2.7.4　試驗結果分析

①用環氧玻璃布板試驗：距離為8mm和10.5mm時，20kV就起暈了；距離為15.5mm和13mm時，22kV起暈。

②在均勻電場中環氧玻璃布板的表面閃絡電壓是隨極間距離的增加而增加，但在8.5～55.5mm范圍內表面閃絡電壓變化不大，僅由23kV升到28kV。

③在均勻電場中聚酰亞胺玻璃布板的表面閃絡電壓是隨著距離的增加而增加。

④在不均勻電場中聚酰亞胺玻璃布板的表面閃絡電壓也是隨著距離的增加而增加（用未烘干的濾紙和烘干的濾紙過濾的蒸發冷卻液體介質都是這樣）。

2.7.5　結論

①由于表面電阻系數不同，故材料不同對起暈電壓和表面閃絡電壓的影響很大。如對于環氧玻璃布板這樣的材料，是由于先產生電暈故而引起閃絡而擊穿，使在8.5～55.5mm距離范圍內，該材料的表面閃絡電壓僅差5kV。

②從試驗結果看，聚酰亞胺板要比環氧板的耐電暈性能好得多，用聚酰亞胺板做的過程中，一直未見電暈，因此環氧玻璃布板不適于做架位材料。

③在相同的試驗條件下，聚酰亞胺板的表面閃絡電壓要比環氧板高10～15kV，可見聚酰亞胺板的耐表面閃絡性能要比環氧板好得多。

④試驗時模擬的液體里有臟東西對表面閃絡電壓影響較大。

⑤試驗時使用的液體蒸發冷卻介質，由于水分影響所造成的耐壓強度的高低對表面閃絡電壓有一定的影響，但影響不大。

⑥從試驗結果看，聚酰亞胺的耐表面閃絡的性能較好，距離15.5mm時閃絡電壓達38kV，這種性能在我們的蒸發冷卻電機里解決架位問題是可行的。