气固界面绝缘问题是直流电力设备内绝缘的核心问题,气固界面绝缘可靠性直接关系直流设备与直流电网的稳定。对目前应用最广泛的SF6-环氧树脂界面气固界面绝缘结构开展运行工况应力特征下的闪络失效机理研究是提升直流电力设备运行可靠行的重要手段。然而,现有的针对SF6-环氧气固界面的直流闪络特性研究侧重短期失效机制,注重分析表面电荷短期积聚模式与直流闪络特性间的关联机制。这种研究方法通常建立在环氧表面材料本征状态在电力设备全周期内保持稳定的假设之上,相关理论的解释力度对于长期运行后发生内绝缘闪络故障的直流设备有所减弱,因此现有理论无法准确揭示长期运行工况下的气固界面失效原因,难以为绝缘材料及绝缘结构优化设计提供合理、准确的支撑。实际工况下,环氧表面承受直流电场与温度梯度场的共同作用,并且随着设备逐渐小型化、输送功率不断提高,环氧表面绝缘面临的电热条件更加剧烈,长期rearrangement bio-signature metabolites电热联合作用下环氧表面材料微观结构是否改变及其如何影响长期表面电荷积聚、闪络特性成为不可回避的问题。因此,本文从直流-温度梯度作用下环氧表面材料本征特性演化与表面电荷积聚特性演化两个角度开展研究,揭示了SF6-环氧气固界面绝缘的长期失效机理。本文研究成果为进一步明确直流设备内部绝缘材料的性能调控方向、保证直流气体绝缘电力设备安全稳定运行和提升直流电网可靠性水平具有重要意义。针对直流-温度梯度下环氧表面电荷长期演化特性不明确、制约长期直流电场及沿面绝缘失效机制分析这一问题,开展了直流-温度梯度下环氧表面电荷短期、长期累积特性实测,获取了考虑环氧表面本征材料劣化的表面电荷时空分布特性。提出了直流-温度梯度下环氧表面电荷短期积聚机制为:气固界面两侧材料电导温度依赖性差异导致的界面法向场增强,高温电极肖特基注入提供的大量电荷在迁移过程中受畸变法向场的影响积聚在环氧表面并主导表面电荷积聚特征。划分了直流-温度梯度下表面电荷长期累积的三个阶段:肖特基注入与沿畸变法向场迁移主导的平均电荷密度快速增长阶段、因感应电场对高/低温区域电荷输运过程的差异化影响造成的表面电荷再分布阶段、因劣化导致环氧表面部分区域电PLX5622临床试验荷密度持续增长的表面电荷二次增长阶段,其中后两个阶段在一定程度上分别依赖于高外施电压和高热点温度。对于10mm高环氧支柱,表面电荷积聚特征在温度梯度下的三阶段拐点分别出现在加压48h和264h附近。针对直流-温度梯度共同作用下环氧表面本征理化参量及表面电荷陷阱参数长期演化特性不清、表面电荷的二次增长阶段与环氧表面材料演化间的内在机制不明的问题,开展了不同电热应力组合下的28天劣化实验,获取了环氧材料表面化学基团、元素比例、表面电荷陷阱参数随劣化时间的变化,发现劣化导致环氧表面甲基、次甲基与亚甲基含量降低,最高降低比例达17.7%,醚基、羰基基团含量变化比例小于5%,但其具有极性效应。表面高温劣化区域的氧元素变化比例最大,且具有极性效应。环氧表面和断面形貌观测结果证实材料劣化在介观尺度上导致大量孔隙的形成。材料表面本征参量的演化直接导致表面陷阱特性发生改变,劣化后表面陷阱密度与能级均增大。分子态密度与静电势仿真揭示了材料劣化引入电荷陷阱的来源为弱键断裂产生的自由基,并且分子断键导致的分子结构改变使电荷陷阱密度、能级增大。同时,含氧自由基显著的荷电特性使其易成为负电荷并在电场作用下迁移,导致表面氧元素比例变化趋势呈现极性效应。针对环氧在直流-温度梯度下存在显著劣化现象的微观原因,研究并揭示了环氧表面绝缘特性劣化的主导因素。发现环氧材料易发生劣化的内在原因为环氧主链最弱化学键键能较其他典型有机绝缘材料主链化学键键能低55.0%以上,且环氧分子结构中的电荷陷阱能级更高,分子表面极性位点对电荷的束缚作用更强。揭示出直流-温度梯度下环氧表面高低温劣化区域的劣化主导因素不同,高温区域劣化主导因素为热能作用下的分子热裂解,低温区域劣化的主导因素为表面电荷积聚造成的局部机电能增加。由于表面劣化将进一步导致表面电荷陷阱的增多,电荷密度将进一步增大,形成“劣化-陷阱增多-电荷密度增大-劣化”的正反馈现象。针对环氧在直流-温度梯度下的长期闪络特性,研究并揭示了不同极性电压下的长期闪络概率与表面电荷感应电场长期演化过程的关联机制,指出当低温电极施加正极性电压时,负极性表面电荷集中区域随再分布过程而逐渐远离低温三结合点是导致初始电子来源减少、闪络概率逐渐降低的内在原因,正负极性电压下不同的电场演化规律也是导致长期闪络概率存在极性效应的重要原因。根据上述研究成果提出了直流电热应力下考虑环氧表面材料劣化、电荷累积与电场演变的气固界面绝缘长期失效机理,即:高温热裂解与电荷提供的机电能促进了环氧表面分子弱键的断裂及自由基的形成,分子骨架Entinostat体内发生断键后对电荷的有效吸附区域增大、吸附强度增强,并且自由基在禁带结构中引入新的电子陷阱,这都将导致表面电荷密度持续增长。荷电自由基和烃类自由基的迁移、扩散作用导致表面氧元素比例显著变化并且形成大量裂纹。表面电荷对电场的畸变作用导致表面电荷存在长期演化特征,表面电场的演化、低温侧三结合点附近强场区与高电荷密度区域的共同作用最终导致了闪络的发生。最后,本文发现了一种基于氮化硅无机绝缘陶瓷的直流电热条件下的长期绝缘可靠性提升方法。本文的研究成果为直流电热运行条件下SF6-环氧界面绝缘的长期可靠性提升奠定了理论基础。