【摘 要】
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气体绝缘输电线路（GIL）在长距离能量传输领域具有独特的优势和广泛的应用前景,然而其电极内部金属微粒污染仍是造成绝缘故障的主要原因之一。电极表面涂覆介质薄膜已被证实为一种降低金属微粒活性、提高系统绝缘强度的有效方法。基于大气压等离子体射流（APPJ）的薄膜沉积技术因高效、绿色、适用性强等优势而备受瞩目。然而,该技术仍有多个关键问题有待解决,如膜-基结合力不高,异形表面均匀改性等。针对以上问题,本文
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气体绝缘输电线路（GIL）在长距离能量传输领域具有独特的优势和广泛的应用前景,然而其电极内部金属微粒污染仍是造成绝缘故障的主要原因之一。电极表面涂覆介质薄膜已被证实为一种降低金属微粒活性、提高系统绝缘强度的有效方法。基于大气压等离子体射流（APPJ）的薄膜沉积技术因高效、绿色、适用性强等优势而备受瞩目。然而,该技术仍有多个关键问题有待解决,如膜-基结合力不高,异形表面均匀改性等。针对以上问题,本文开展的研究工作如下:（1）“刻蚀+薄膜沉积+低温退火”三步曲工艺提升膜-基结合力。采用交流电源驱动的APPJ在金属铝片表面沉积Si Ox薄膜,提出“等离子体刻蚀前处理+Si Ox薄膜沉积+低温退火后处理”三步曲沉积工艺,分析了不同工艺条件对Si Ox生长和薄膜特性的影响规律和机制。结果表明,等离子体刻蚀前处理在提升基底表面粗糙度的同时引入大量极性基团,氧化硅颗粒更倾向于团簇生长;同时,等离子体刻蚀和低温退火处理均使得薄膜的氧化程度得到提高,与未处理基底相比,膜-基结合力提升5倍以上。（2）圆柱型电极外表面均匀薄膜的制备。自主设计并搭建了径向等离子体射流阵列,通过在电路中串联不同阻值的镇流电阻,实现了射流阵列的均匀放电;利用该射流阵列在圆柱型电极外表面实现薄膜的均匀沉积,薄膜在厚度、元素组成和化学结构方面具有良好的均匀性,径向均匀度均在10%以内;由于曲面更大的扩散区域,使得圆柱表面的薄膜沉积速度与平面基底相比较慢。（3）薄膜沉积对金属微粒启举电压的影响及机理研究。通过对电极表面薄膜沉积前后的静电场分布进行模拟,发现薄膜沉积对电极微缺陷、金属微粒导致的电场畸变有明显抑制作用;设计并搭建了金属微粒启举实验平台,发现Si Ox薄膜沉积的电极金属微粒启举电压相比裸电极提高约120%;进一步分析了有薄膜沉积时微粒的带电机理和受力情况,解释了薄膜沉积对电极绝缘性能的提升机制。
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