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作者：张豪峰;刘卓;罗兵;肖微;钟正;王佳曦;王希林;
单位：南方电网科学研究院有限责任公司;清华大学深圳国际研究生院;
摘要：表面电荷积聚容易引发沿面闪络事故。对于直流电压下DC-GIS、DC-GIL的盆式绝缘子和特高压直流穿墙套管支柱绝缘子表面的电荷积聚问题，已有研究主要集中在环氧树脂、聚四氟乙烯等聚合物在直流下的气固界面电荷积聚规律上，缺乏针对陶瓷自身特性的研究，这限制了陶瓷绝缘材料的应用。为明确陶瓷表面电荷积聚和消散的机理，建立陶瓷材料在直流电场下的电荷积聚和消散模型，通过针—板电极向试样表面注入电荷，采用静电探头法对Al_2O_3、AlN、Si_3N_4三种陶瓷材料的表面电荷密度进行了测试，并用等温表面电位衰减法分析其陷阱分布特性。测试结果表明：三种陶瓷表面均积聚与外加电压相同极性的电荷，电荷密度以注入点为中心沿径向降低。中心积聚电荷密度的排序为：低湿度下，Si_3N_4>Al_2O_3>AlN；高湿度下，Al_2O_3>Si_3N_4>AlN。撤去外加电压后的表面电荷消散是表面消散和体消散共同作用的结果，消散速度的排序为：AlN>Si_3N_4>Al_2O_3。根据等温表面电位衰减模型分析，AlN内陷阱以浅陷阱为主，而Al_2O_3和Si_3N_4内陷阱以深陷阱为主。
关键词：Al_2O_3陶瓷;;AlN陶瓷;;Si_3N_4陶瓷;;表面电荷
基金资助：南方电网公司先进电工材料及装备基础联合实验室开放基金(CSGULAEMEST-2023-KF-01)
