对大气环境中脉冲电压加载下绝缘介质沿面闪络放电开展了初步放电图像诊断研究。采用超高速可见光分幅相机诊断指状电极结构下有机玻璃材料在大气环境中不同时刻闪络通道发光图像特征。实验结果表明：闪络通道形成和扩张阶段中, 阴极区域和阳极区域均产生放电发光, 放电通道沿固体电介质表面快速贯穿, 贯穿时间约15 ns, 贯穿后发光通道逐渐扩张至一定区域, 发光强度大, 维持时间长, 整体发光时间可持续到μs量级, 放电通道内能量分布有所差异。

采用数值方法分析了阻抗各向同性、波速不变的变阻抗传输线(指数型、双曲型和线性型)的电压反射系数,得到了能量传输效率与归一化频率、阻抗变比之间的关系。结果表明,在低频条件下(归一化频率小于2),指数传输线的能量传输效率最高。计算了Z300装置变阻抗传输线的能量传输线效率,指数线为91.6%、双曲线为90.4%,圆锥线为91.2%。

通过搭建脉冲加载下的激光辐照沿面闪络实验平台,考察了锥角绝缘子受激光辐照时的真空沿面闪络性能。结果表明: 不论是紫外光(266 nm)还是可见光(532 nm)辐照在阴极三相点或者样品中间,+45°锥角绝缘子构型的性能都要优于－45°锥角绝缘子,并且紫外辐照阴极三相点对沿面闪络电压的影响较大,因此在大型脉冲功率装置中应该避免射线对绝缘堆阴极三相点处的辐照。

对比了几种不同类型的过电压因子下绝缘堆闪络概率的特点,考虑了多层均压及圆周渡越时间后得到的闪络概率更能反映绝缘堆耐压水平; 简化计算统计学经验公式中矩阵可保持绝缘堆闪络概率计算值准确性并减少过电压因子的静电场计算次数。分析在固定间隙距离下绝缘环个数与电压峰值及电场强度峰值的关系,计算结果表明: 存在最优绝缘环个数承受最高电压峰值与电场强度,承受最大工作场强的绝缘环个数下,工作电压幅值已降低很多。在选择绝缘环个数时应综合考虑,该计算方法可应用于工程绝缘结构设计中合理选取绝缘环个数。

绝缘体真空沿面闪络成为制约脉冲功率技术高电压、大电流和小型化发展应用的主要因素之一。在PTS装置的真空环境中，绝缘材料在受到软X射线辐照的情况下，其绝缘性能受到很大影响。因此为了提高PTS中交联聚苯乙烯的绝缘性能，同时更深刻地认识沿面闪络的机理，通过研究软X射线对于交联聚苯乙烯的辐照作用，观测到了不同辐照次数对于沿面闪络性能的影响。实验表明：未受到辐照的样品其真空沿面闪络性能高于软X射线辐照过的样品，而受14次钨丝阵辐照的样品其真空沿面闪络性能略高于受2次铝丝阵辐照的样品。同时，从软X射线对于绝缘体表面的辐照机理很好地解释了这种实验现象。

针对Z箍缩驱动聚变裂变混合能源系统对驱动器的总体要求,对可能的技术路线进行了分析评述,结合当前在单脉冲超高功率Z箍缩驱动器和重复频率脉冲功率技术方面的研究基础,提出了混合模式直线变压驱动器概念设计思想,分析了主要的技术难点,明确了相应的关键技术攻关方向,同时对Z箍缩驱动器的总体发展计划提出了建议。

为获取初级试验平台(PTS)装置分层真空轴向绝缘堆的电压电流,设计、标定了微分型电容分压器和微分环。探头的频响实验表明: 绝缘堆电压、电流探头的频响上限分别为270 MHz和100 MHz。两种探头均采用在线标定方法来确定幅值灵敏度系数。电压探头在标定时应当保留绝缘堆外侧的水介质,以保证探头附近电场分布不发生改变。PTS装置的实验结果表明: 当装置外围馈入电流基本均匀时,绝缘堆电压电流测量结果与相关测试结果自洽,与理论值基本符合;当馈入绝缘堆的电流分布不均匀时,不同角向探头测量结果的偏差导致总电流计算结果的误差较大。

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。