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环氧树脂因优异的电气性能和机械性能而成为直流气体绝缘金属封闭开关和直流气体绝缘金属封闭输电线路中常见的绝缘材料。在直流电场作用下环氧树脂表面容易积累大量电荷,直接降低环氧树脂的绝缘性能,从而影响电力系统的安全稳定运行。因此本文利用低温等离子体对环氧树脂进行表面改性,并对改性前后材料的物理特性、化学特性和电学特性进行了研究,从而实现改善表面电荷的动态特性和提高沿面耐压能力的目的。首先,搭建次大气压辉光放电改性系统,在空气中开展环氧树脂直接改性实验研究。研究发现:等离子体处理后,环氧树脂表面形貌呈山峦状分布,表面检测到C-O和C=O等亲水基团;辉光放电改性后,样品表面电导率提高了1个数量级,表面电荷沿面消散明显加速。另外,样品沿面闪络电压从未处理的-6.6 kV提升到-7.8kV,提升约为17%。但是辉光放电改性效果存在明显老化现象。其次,利用大气压等离子体射流及射流阵列,在氩气气氛中开展环氧树脂表面沉积SiO_x薄膜实验研究。研究发现:改性后环氧树脂表面生成一层的致密均匀SiO_x薄膜,薄膜粒径为纳米级,其化学基团主要为Si-O-Si与Si-OH基团。薄膜沉积后表面电导率最高可提升2.5个数量级。同时表面电荷陷阱能级深度变浅,密度降低,以上因素共同导致表面电荷沿面消散过程加快,沿面闪络电压最高可提升46%。此外,研究了纳秒电源参数对改性前后环氧树脂表面电荷影响规律,获得了脉冲频率、脉冲个数、脉冲上升沿、脉冲宽度、脉冲下降沿和脉冲幅值对表面电荷积聚和消散的影响。结果表明脉冲电源下表面电荷积聚呈现“火山型”,直流下表面电荷积聚呈现“山峰型”。同时开展了表面电荷数量、极性和绝缘材料性能等外界因素对沿面闪络的影响实验研究。结果表明表面电荷会同时影响材料表面电场强度以及沿面放电发展过程的两方面,最终将决定沿面放电特性规律。综上所述,通过低温等离子体可有效改善环氧树脂表面电荷动态特性,提高其绝缘性能,并为解决高压直流设备面临的绝缘问题提供科学依据。