为提高聚合物绝缘子的真空沿面绝缘性能与耐压稳定性, 利用有机溶剂 -水混合体系与聚合物材料的相互作用, 对聚合物表面造孔的方法及其对聚合物绝缘子真空沿面闪络性能的影响进行探究。选用聚醚酰亚胺为研究对象, 利用有机溶剂 -水混合溶剂对绝缘子表面进行处理: 有机溶剂将水分子带入聚合物表层, 而后除去溶剂, 在此过程中, 侵蚀聚合物表面的混合溶剂中有机溶剂首先挥发, 残留的水分子由于与聚合物不相容, 团聚成小液珠, 占据一定的空间, 最后随着水珠被真空热处理去除, 在聚合物绝缘子表面形成了微孔结构。通过该处理的聚合物绝缘子的表面化学成分基本不发生变化。对混合溶剂造孔的聚酰亚胺绝缘子进行短脉冲闪络电压测试, 结果表明, 通过合适配比的混合溶剂造孔能使绝缘子闪络电压得到有效提升。该方法简单易行, 适用于各种几何结构与尺寸的聚合物绝缘子。

针对表面微孔阵列的构筑方法与微孔阵列参数对绝缘子真空沿面闪络性能的影响, 设计了 2种阵列结构, 利用激光旋转微加工的方法在圆柱形有机玻璃绝缘子侧面进行了 2种阵列的构筑, 同时控制激光作用参数分别获得直径为 300 μm与 200 μm的 2种表面微孔, 最终得到 4种微孔阵列结构。扫描电镜 (SEM)与三维轮廓仪分析表明, 通过激光旋转微加工的方法, 实现了直径分别为 300 μm与 200 μm, 深度为 50 μm左右的微孔点阵构筑。沿面闪络测试表明, 表面微孔构筑能够有效地提升沿面闪络电压 (实验中闪络电压提升 50%以上), 微孔直径越小提升效果越好; 在同种微孔直径下, 点阵结构对闪络电压无明显影响。

对聚合物绝缘子表面微形貌的构筑方法及其对沿面闪络性能的影响进行了研究。首先以二氧化硅微球为模板，利用化学模板法在交联聚苯乙烯(CLPS)表面实现了μm级孔穴的构筑，研究了二氧化硅微球的颗粒直径及添加量对微孔参数的影响；其次，利用激光刻蚀的方法在有机玻璃(PMMA)绝缘子表面实现了百μm级三角形凹槽阵列的构筑，探索了激光工艺参数对微槽形貌和结构的影响。通过短脉冲高压测试平台对构筑了两种不同微形貌的绝缘子进行了真空沿面闪络性能测试。结果表明：沿面闪络电压均获得了显著提升，其中表面带有合适微槽的PMMA绝缘子的闪络电压相比于未处理的绝缘子提升了将近150%；与传统的表面机械加工处理方法相比，在聚合物表面实现了从μm到数百μm量级微结构的可控构筑，并使真空沿面闪络电压获得了稳定提升。