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絕緣材料擊穿電壓研究所存在的問題
閱讀：913發(fā)布時(shí)間：2023-4-25
絕緣特性研究所存在的問題
1,、擊穿機(jī)理不清晰
對聚合物的動(dòng)態(tài)擊穿過程仍缺乏深入認(rèn)知,，目前大部分學(xué)者仍是針對擊穿前后的聚合物狀態(tài)進(jìn)行研究，擊穿瞬間的空間電荷,、電導(dǎo),、陷阱以及自由體積等各項(xiàng)參數(shù)的變化及其相互間的耦合關(guān)系仍需要進(jìn)一步探索，且各項(xiàng)參數(shù)與絕緣擊穿電壓仍停留在定性分析階段,，如何從定性分析轉(zhuǎn)向定量分析,，是學(xué)者們需要關(guān)注的重點(diǎn)問題。
2,、反映絕緣特性的表征手段不足
如何準(zhǔn)確表征在復(fù)雜環(huán)境下絕緣材料特征參數(shù)，如擊穿瞬間聚合物本征參數(shù)的變化,，也是學(xué)者們需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題,。目前關(guān)于聚合物的一些重要參數(shù)，如陷阱,、空間電荷等的傳統(tǒng)測試手段已經(jīng)不能滿足學(xué)者們的研究需求,，在不同溫度、不同應(yīng)力,，甚至在電力設(shè)備運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)對各參數(shù)的準(zhǔn)確測試與表征,，是制約我們深入研究聚合物擊穿機(jī)制的一大難題。
3,、缺乏在特殊工況下的應(yīng)用研究
目前,，研究者們對聚合物絕緣擊穿電壓的研究大多集中于本征特性，缺乏對外部因素如高溫,、高濕度,、高鹽霧以及機(jī)械作用力等復(fù)雜工況的考量，以至于新型材料始終停留在實(shí)驗(yàn)室階段,，得不到大范圍推廣,。電力設(shè)備在運(yùn)行過程中往往會(huì)受到復(fù)雜的環(huán)境作用力，如何在環(huán)境與內(nèi)部因素協(xié)同作用下,，實(shí)現(xiàn)絕緣強(qiáng)度的穩(wěn)定提升仍需要進(jìn)一步深入研究,。
4,、結(jié)論與展望
通過對上述研究現(xiàn)狀的分析，目前新型強(qiáng)絕緣聚酰亞胺復(fù)合電介質(zhì)材料的研究工作已取得了很大進(jìn)展,，但大部分仍以犧牲某種性能為代價(jià),，無法做到在平衡各方面性能的同時(shí)強(qiáng)化其絕緣特性，距離實(shí)際應(yīng)用仍有一定差距,。尤其是新型電力系統(tǒng)的建設(shè)需要高比例新能源的接入,，部分電氣設(shè)備需要在高海拔地區(qū)、海洋地區(qū)以及沙漠地區(qū)等特殊環(huán)境下運(yùn)行,，承受惡劣的環(huán)境應(yīng)力,。另一方面，大量電力電子器件和大規(guī)模儲(chǔ)能裝置的接入也使得電氣設(shè)備的運(yùn)行工況愈加復(fù)雜,，對高壓電氣設(shè)備的絕緣系統(tǒng)提出了更高的要求,。因此，筆者認(rèn)為,，未來新型強(qiáng)絕緣聚酰亞胺電介質(zhì)材料的發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：
1）繼續(xù)加強(qiáng)對聚合物擊穿機(jī)制的探索,，在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上，考慮復(fù)雜工況疊加的影響,，完善不同場景下的擊穿模型,。
2）重視數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，通過分子模擬可先行得出分子鏈介電,、導(dǎo)熱等信息,；通過有限元仿真則可計(jì)算出電場、熱場分布,，以模擬仿真指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),，可節(jié)省大量時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本，且更有助于我們對聚合物微觀參數(shù)的理解,。
3）開發(fā)環(huán)境友好型聚酰亞胺電介質(zhì)材料,，保證強(qiáng)絕緣的同時(shí)實(shí)現(xiàn)材料的自修復(fù)、可回收性能,。
4）加強(qiáng)對聚酰亞胺電介質(zhì)材料長期環(huán)境耐受性,、老化性能的研究，探明其在多物理場下的劣化機(jī)制,，可有利于新型聚酰亞胺電介質(zhì)材料的大范圍推廣應(yīng)用,。
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