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短時交流擊穿場強：

短時交流擊穿場強是表徵絕緣材料電氣效能的引數。導致電介質擊穿的最低電壓稱為擊穿電壓，此數值可用來表徵絕緣材料的絕緣強度。本實驗使用的測試裝置及電極同區域性放電測試裝置一致，交流耐壓實驗採用高壓工頻實驗變壓器來獲得。實驗過程中，為了避免由於環境差異造成的影響，儘量控制測試環境一致：保持測試環境溫度 25℃左右，相對度控制在 50%以下，背景噪聲維持在 2~3pC，清潔測試樣品並將樣品完全浸入絕緣油中避免干擾。實驗依舊採取階梯升壓法，升壓必須從零開始，不可有衝擊合閘現象，升壓速率保持 2kV/s。記錄樣品的擊穿電壓，並剔除實驗結果中的不可信資料，透過式（3-4）即可計算出擊穿場強。

直流沿面閃絡：

在高壓輸電線路中，絕緣介質的表面與氣體的交界處是絕緣最薄弱的部位，故固體電介質的沿面閃絡電壓可以反映其絕緣能力的強弱，在判斷裝置的外絕緣水平時，閃絡電壓起著決定性作用。

為了進一步探究經 Fe3O4/TPU 磁性纖維定向改性後的環氧樹脂複合材料的閃絡電壓各向異性，對每一個樣品分別在 P 和 V 方向進行了閃絡電壓的測試，從而對比分析纖維的取向行對閃絡電壓的影響。本文采用型號為 TCM6000P 的高壓直流電源對樣品進行直流閃絡電壓測試，測試電極選用 10mm 固定距離、直徑為 7mm 的棒棒電極，測試環境溼度保持在50%左右，環境溫度控制在 25℃左右，升壓速率為 1kV/s，由於絕緣子表面的汙穢程度對其表面閃絡電壓影響很大，故在測試時必須保持試品表面清潔。

短時交流擊穿場強測試結果及分析：

短時交流擊穿場強的測試平臺與方法均與局放起始電壓測試相同，透過擊穿實驗得到複合材料的擊穿電壓，再透過計算得到擊穿場強，測試結果如圖 4-20 至圖 4-22 所示。

圖 4-20 分別為纖維經取向操作後複合材料和不經取向操作後複合材料的擊穿場強測試結果對比圖，發現 Fe3O4/TPU 纖維填充環氧樹脂降低了複合材料的擊穿場強，隨著填充量的增高，擊穿場強不斷下降，當填充量為 7wt%時，0。3M 纖維定向改性後的複合材料擊穿場強相比無填充 EP 下降了 24。5%。此外，相較未定向的複合材料，經定向改性後複合材料的擊穿場強並無明顯規律，可見纖維取向對複合材料的擊穿場強基本無影響。

圖 4-21 為複合材料在不同纖維直徑填充下的擊穿場強測試結果，結果表明，在 7wt%填充量下，0。2M 纖維填充的複合材料的擊穿場強為 21。75kV，相比 0。3M 纖維填充的複合材料提高了 2。6%，相比 0。5M 填充的複合材料提高了 6。8%。可以看出，在相同填充量下，複合材料的擊穿場強隨纖維直徑的增大而減小，

圖 4-22 為在不同長度纖維填充下，複合材料擊穿場強的測試結果。由圖可見，在相同填充量下，0。2mm 和 0。5mm 纖維填充的複合材料的擊穿場強均隨纖維的長度減小而增大。在 7wt%填充量下，0。2S 纖維填充的複合材料的擊穿場強為 22。69kV，相比 0。2L 纖維填充的複合材料提高了 4。3%；0。5S 纖維填充的複合材料的擊穿場強為 21。42kV，相比 0。5L 纖維填充的複合材料提高了 5。4%。

當給材料施加電場時，外部注入電荷在材料內部的運動包括注入、遷移、入陷、脫陷、複合等幾個過程。對上述擊穿場強測試結果的分析如下：

（1）在 EP 中新增 Fe3O4/TPU 纖維會在聚合物中引入淺陷阱［80-81］，這種電荷陷阱能夠加快載流子的傳輸作用，降低了空間電荷的集聚，使得電荷的運動受到影響，進而使複合材料的擊穿場強降低。

（2）Fe3O4/TPU 纖維填充 EP 促使二者之間的接觸面積增大，從而使越來越多的電荷在介面聚集，導電通道更容易形成。再者由於 Fe3O4 本身的高介電和優異的導電效能，而環氧的擊穿強度較高，二者在電學效能上的差異性導致複合材料內部的電場畸變嚴重，產生高度不均勻電場，從而降低了複合材料的擊穿強度。

（3）Fe3O4/TPU 纖維上的奈米顆粒經 KH550 改性後有助於增強介面相互作用，降低了漏電流產生的可能性，複合材料的介質損耗和電導率都得到了改善，有助於提升複合材料的擊穿強度。填充環氧的纖維直徑越小，複合材料的體積電阻率更大，從而限制了電子遷移速度，提高了複合材料的電氣強度；纖維長度較短的纖維在定向過程中分散性較好，改善了介面處電場應力較集中的現象，進而提高了複合材料的擊穿強度。