高速列车车顶绝缘设备,在气流环境中会与粉尘、金属颗粒等微小颗粒发生摩擦、碰撞带电,并在其表面形成表面电荷,引发沿面放电现象,严重时将威胁列车供电稳定性.为研究气流环境对表面电荷消散特性的影响,搭建气流环境表面电荷积聚试验平台,测量不同气流速度下表面电荷的消散规律.对气流环境表面电荷传导机制以及表面电荷脱陷/入陷动力学过程进行讨论,结果表明:气流环境会使得表面电荷消散加速,且气流速度越大,消散越快.气流环境下表面电荷消散主要受到气体侧复合以及介质表面薄层传导消散机制的影响,随着气流速度增大对于气体侧复合传导机制而言,减小的空气密度导致气体分子的平均自由程增大,使得空气中离子的迁移率以及离子浓度增大,从而加剧了表面电荷通过气体侧复合消散的速率;对于介质表面薄层传导而言,气流会摩擦绝缘介质表面造成温升,影响了载流子的入陷/脱陷过程,主要表现为陷阱捕获截面减小,载流子脱陷概率增加,同时随着气流速度增加,陷阱能级中心不断前移,陷阱能级减小,使得载流子更容易脱陷.
气流环境 表面电荷消散 传导机制 陷阱能级