针对单极性脉冲电压下不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性开展实验研究。根据二次电子运动特性,设计了多种微槽宽度,对比了微槽结构和平面结构的绝缘子耐压特性差异。槽宽为1 mm的微槽样品耐压水平与平面结构样品耐压水平相当,槽宽小于1 mm的样品组耐压水平均高于平面结构样品,最高电压提高倍数约为1.4,说明一定尺寸范围内的微槽设计将提高绝缘子真空耐压水平。通过电场强度计算分析微槽结构对二次电子运动的影响过程可知,较大的微槽宽度可使电子限制在槽内运动,较小的微槽宽度将抑制初始电子的发展,最终二者都能达到抑制闪络的目的。通过显微镜观测各组样品表面特征,材料表面微观缺陷将可能降低材料耐压水平。

搭建了真空沿面闪络实验平台，在实验平台上对聚苯乙烯交联材料进行了真空沿面闪络性能测试，探讨了材料的真空沿面闪络电压强度与材料结构、材料内部微量杂质的关系。实验结果表明:随着聚苯乙烯材料交联程度的增加，其真空沿面闪络电压强度先增加后减少；聚苯乙烯交联材料分子链结构对其真空沿面闪络电压强度有重要影响；材料的真空沿面闪络电压强度还与交联材料内部异质分子数量有关系，微量异质结构的分子将导致沿面闪络电压强度的下降。

本文提出了一个用来解释真空中绝缘体自发抑制闪络现象的模型, 从而使以前被忽略的由纳秒脉冲电压引起的自发磁场被加以考虑, 并被用来解释真空中绝缘体的闪络电压随脉冲持续时间的变化而发生变化的现象。本文列举了若干组真空绝缘体闪络的实验数据, 并将其与应用模型计算得出的理论值进行比较, 进而详细分析了理论值与实验值的差距。这个模型得出的结论可以用于提高光电导半导体开关(PCSS)的闪络电压, 这将对高压设备的发展起到重要作用。

脉冲功率设备中绝缘材料的电老化特性影响它运行的可靠性、安全性及寿命。在最大幅值约34 kV、脉冲上升时间约40 ns、半高宽约70 ns的纳秒脉冲下, 进行了环氧树脂在不同脉冲重复频率下(1, 25, 50, 100, 300和500 Hz)的电树枝引发特性研究。实验得出环氧树脂电树枝老化的引发电压随频率变化的规律: 随着频率的升高, 环氧树脂材料老化产生电树枝的形态有所变化, 高频下丛林状电树枝明显增多；材料的引发电压基本随频率升高而降低, 正脉冲作用下E44环氧树脂的引发电压高于负脉冲作用下的；负脉冲下E44环氧树脂的引发电压高于有机玻璃材料的。讨论分析了各种因素随频率变化对环氧树脂材料电树枝引发特性的影响, 高频时空间电荷的作用明显增强。

搭建了真空中脉冲电压下激光触发沿面闪络试验平台,在试验平台上进行常用开关绝缘介质尼龙、聚碳酸酯和Al2O3陶瓷的激光触发沿面闪络特性试验,探讨了真空中激光触发沿面闪络的机理。试验结果表明:聚碳酸酯试品的自闪络电压最高;在真空中脉冲电压下的激光触发沿面闪络试验中,随着激光能量密度的增大,3种材料的时延和抖动均减小;532 nm和1 064 nm波长激光触发的条件下,3种材料的抖动均在1 ns左右,聚碳酸酯抖动较小;532 nm波长激光触发的时延小于1 064 nm波长激光触发的时延。

介绍了"强光一号"加速器中两种结构的自击穿水开关,建立了简化的开关电路模型,并通过估算和Pspice模拟确定了开关的电路参数,包括电极间杂散电容、火花通道电感和火花电阻.研究表明开关导通过程中的流注电容效应可以忽略,放电通道火花电感与电阻选取流注导通时刻的值,且在主放电电流传递过程中保持不变.根据实验结果,阐述了两种开关击穿的不同特点:对于局部电场增强型的球-板电极结构的主开关,可以采用J. C. Martin稍不均匀场水击穿经验公式估算临界场强;而棒-板电极结构的多针开关,适合用J. C. Martin针-板击穿模型的水击穿经验公式估算临界场强,且并联工作的9个多针开关可以同时形成独立的放电通道.