等离子体复合薄膜沉积抑制金属微粒启举

作者：程显; 徐晖; 王瑞雪; 高远; 章程; 邵涛^*

来源：电工技术学报, 2018, 33(20): 4672-4681.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.l80830

• 等离子体射流
• 直流气体绝缘金属封闭线路
• 沉积薄膜
• 电极表面覆膜
• 金属微粒启举

气体绝缘金属封闭线路(GIL)和气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的金属微粒污染是影响设备绝缘性能的主要因素之一,而电极表面覆膜能够在一定程度上提高直流应力下金属微粒的启举电压。本文探索一种使用等离子体射流对金属电极表面处理以抑制金属微粒启举的方法。利用高频交流电源激励产生大气压等离子体射流在Cu表面沉积SiO2-TiO2复合薄膜,获得由厚度约2μm的TiO2薄膜和3.5μm的SiO2薄膜组成的致密复合薄膜,并且在测试频率为1kHz时TiO2和SiO2薄膜的相对介电常数分别为24和4左右。此外搭建金属微粒运动观测平台对比电极表面沉积薄膜前后对金属微粒启举的影响,并通过建模仿真计算沉积复合薄膜前后高压电极与金属微粒间的电场畸变程度。结果表明:电极表面沉积薄膜后金属微粒的启举电压提高约18%,在相同条件下表面沉积薄膜后金属微粒启举具有明显的延迟效应,并且沉积薄膜后金属微粒和电极间的最大电场强度由1.98×108V/m下降至1.82×108V/m。因此,通过等离子体增强化学气相沉积法在电极表面沉积薄膜能够提高金属微粒启举电压、降低其运动活性,为工程应用提供了新的解决方式。

• 单位
  中国科学院; 郑州大学; 中国科学院电工研究所