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絕緣材料擊穿電壓研究所存在的問題
閱讀：1097發布時間：2023-4-25
絕緣特性研究所存在的問題
1、擊穿機理不清晰
對聚合物的動態擊穿過程仍缺乏深入認知，目前大部分學者仍是針對擊穿前后的聚合物狀態進行研究，擊穿瞬間的空間電荷、電導、陷阱以及自由體積等各項參數的變化及其相互間的耦合關系仍需要進一步探索，且各項參數與絕緣擊穿電壓仍停留在定性分析階段，如何從定性分析轉向定量分析，是學者們需要關注的重點問題。
2、反映絕緣特性的表征手段不足
如何準確表征在復雜環境下絕緣材料特征參數，如擊穿瞬間聚合物本征參數的變化，也是學者們需要解決的關鍵科學問題。目前關于聚合物的一些重要參數，如陷阱、空間電荷等的傳統測試手段已經不能滿足學者們的研究需求，在不同溫度、不同應力，甚至在電力設備運行中實現對各參數的準確測試與表征，是制約我們深入研究聚合物擊穿機制的一大難題。
3、缺乏在特殊工況下的應用研究
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、高鹽霧以及機械作用力等復雜工況的考量，以至于新型材料始終停留在實驗室階段，得不到大范圍推廣。電力設備在運行過程中往往會受到復雜的環境作用力，如何在環境與內部因素協同作用下，實現絕緣強度的穩定提升仍需要進一步深入研究。
4、結論與展望
通過對上述研究現狀的分析，目前新型強絕緣聚酰亞胺復合電介質材料的研究工作已取得了很大進展，但大部分仍以犧牲某種性能為代價，無法做到在平衡各方面性能的同時強化其絕緣特性，距離實際應用仍有一定差距。尤其是新型電力系統的建設需要高比例新能源的接入，部分電氣設備需要在高海拔地區、海洋地區以及沙漠地區等特殊環境下運行，承受惡劣的環境應力。另一方面，大量電力電子器件和大規模儲能裝置的接入也使得電氣設備的運行工況愈加復雜，對高壓電氣設備的絕緣系統提出了更高的要求。因此，筆者認為，未來新型強絕緣聚酰亞胺電介質材料的發展需要重點關注以下幾點：
1）繼續加強對聚合物擊穿機制的探索，在現有理論基礎上，考慮復雜工況疊加的影響，完善不同場景下的擊穿模型。
2）重視數值計算與實驗相結合，通過分子模擬可先行得出分子鏈介電、導熱等信息；通過有限元仿真則可計算出電場、熱場分布，以模擬仿真指導實驗，可節省大量時間與經濟成本，且更有助于我們對聚合物微觀參數的理解。
3）開發環境友好型聚酰亞胺電介質材料，保證強絕緣的同時實現材料的自修復、可回收性能。
4）加強對聚酰亞胺電介質材料長期環境耐受性、老化性能的研究，探明其在多物理場下的劣化機制，可有利于新型聚酰亞胺電介質材料的大范圍推廣應用。
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