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由污秽引起的绝缘闪络事故目前在电网总事故中占据重要位置,20世纪90年代以来,我国电网较大规模区域性污闪事故日益频繁发生。大量研究表明,在外施电场作用下,自由电荷会积聚在绝缘子表面,形成表面电荷并滞留很长时间。表面电荷的存在使绝缘材料的工作电场发生畸变,固体表面绝缘强度降低,进而引发沿面闪络,是导致电气设备故障的重要原因。研究污秽绝缘子表面电荷的积聚与消散特性对探究污秽绝缘子的闪络机制有着十分重要的意义。 本文根据静电探头的电容分压原理和放大器的高输入阻抗原理,研制了一套基于静电感应原理的介质表面电荷测量装置,包括静电探头,防泄漏高阻箱和机械控制装置。并采用新型的静电探头绝缘支撑结构和屏蔽罩结构,提高了静电探头的泄漏时间常数和电荷分辨率。该测量装置的电荷分辨率为0.00737pC/mm2,可对200mm×200mm的平板状绝缘材料表面进行连续扫描。 应用研制的静电探头测量装置,测量了针板电晕放电下介质表面电荷的分布,电荷分布规律和放电照片显示放电位置吻合,说明该装置测量结果正确。 实验研究了介质表面电荷的积聚特性。发现污秽玻璃板试样比洁净玻璃板试样更容易积聚电荷,且放电时间的延长能够促进试样表面电荷的积聚,并使试样表面电荷密度分布幅值迅速增长。 实验研究了介质表面电荷的消散特性。发现污秽玻璃板试样表面电荷在短时间内消散速度非常缓慢,电荷密度最大值随时间延长缓慢减小,而最小值变化幅度不明显。