冲击电压下硅橡胶电树枝的极性效应分析

作者： 国自电气 时间：2024-09-06 09:26:26 阅读：17

冲击电压作用下 SiR电树枝的起始与生长过程存在极性效应，主要表现为 SiR 电树枝在正极性冲击电压下比负极性冲击电压下更容易进行引发和生长。冲击电压作用下的极性效应与空间电荷行为密切相关，而空间电荷分布受到陷阱的影响。当对针电极施加冲击电压时，注入的电荷会在针尖附近被深陷阱捕获，由于实验过程中两次冲击电压之间的施加时间间隔为 30s，远小于空间电荷的消散时间（约几小时），因此这部分入陷电荷会在在针尖周围形成电荷屏蔽层，削弱针尖处的电场强度，如图1所示，进而抑制了电树枝的生长。

图1

冲击电压作用下硅脂引发的溶胀效应对 SiR 电树枝特性的影响规律与机理，同时对比分析了不同极性冲击电压下 SiR电树枝特性的差

异，得到以下结论：

（1）在冲击电压作用下，硅脂引发的 SiR溶胀效应导致其耐电树枝老化特性降低。随着溶胀时间的增加，SiR起树概率逐渐增大，电树枝分形维数增大。相比于负极性冲击电压，正极性冲击电压作用下 SiR电树枝更容易进行引发和生长。

（2）溶胀效应导致 SiR物理交联结构被破坏，物理交联结构的破坏使得 SiR 自由体积增大、深陷阱密度减小，电荷输运过程增强，碰撞电离过程加剧，分子链段断裂程度加剧，进而导致 SiR 的耐电树枝特性降低。

（3）在冲击电压作用下，SiR电树枝的极性效应主要是由于空穴型和电子型陷阱分布的差异导致的。SiR中电子型深陷阱密度（5.82×10^21 m^-3）要高于空穴型深陷阱密度（5.13×10^21 m^-3），在针尖周围会捕获更高密度的电子，所形成的电荷屏蔽层对针尖处电场的削弱作用更强，进而导致负极性电压下 SiR电树枝更难引发和生长。