为研究环氧绝缘材料电荷积聚过程的影响因素，减少材料表面电荷积聚效应，采用高阻计对直流电压下环氧绝缘材料不同时间点的体积电阻率和表面电阻率等关键电气性能进行测量，并采用直流试验装置，借助电容探头法进行直流高压下的表面电荷测量。通过相关理论研究，获得了环氧绝缘材料电阻率随直流电压作用时间的关系，建立了环氧绝缘材料电气性能与电荷积聚的关系，并明确了环氧绝缘材料电气性能的改进措施，对于减少直流电压下，环氧绝缘材料的表面电荷积聚，提高输变电设备直流绝缘子运行可靠性具有实际意义。

电荷积聚过程的理论

电荷要从表面消散需要从内部迁移至表面，这将导致环氧绝缘材料内部可自由移动的电荷进一步下降，此时迁移的速率较大，由于表面电荷量较小，几乎无表面向内部消散，电荷在材料表面逐渐积聚；然后，由于环氧绝缘材料内部自由电荷量有限，电荷迁移的速率逐渐下降，而电荷沿向内部消散量逐渐增加，某一时刻，出现体积电阻率的极大值。而后电荷迁移的速率进一步下降，由于此时电荷沿内部消散仍在增加，体积电阻率出现略微的回落，直至迁移和沿内部消散都最终趋于稳定，体积电阻率也趋于稳定，此过程也就是直流电场下特殊的电饱和过程。

环氧绝缘材料电气性能的改进

体积电阻率方面。增大初始体积电阻率有利于减小电荷迁移速率和迁移电流密度，但由于体积电阻率增大的同时也会延长阶段1的持续时间，此外，增大初始体积电阻率还将增大电荷沿内部消散的时间常数。因此，体积电阻率只能适当增大。

表面电阻率方面。环氧绝缘材料表面电阻率越小则环氧绝缘材料表面电荷积聚后的消散速度越快，即如果降低表面电阻率，将减小电荷积聚密度。但由于在切向场强一定的情况下，表面电阻率的减小将增大表面电导电流密度，从而增加闪络的风险，3#绝缘子电荷密度本身较大，而表面电阻率较小，表面电导电流过大，发生闪络，因此表面电阻率只可适当减小。

此外，表面电阻率和体积电阻率存在一定匹配特性。当某种材料存在过大的体积电阻率和过小的表面电阻率时，由于内部电荷迁移至表面的迁移电流密度较小，迁移速率也较小，表面积聚电荷量较小，且增速较小，表面切向场强主要来自外加电场的分量，此时场强相对较大，由于表面电阻率过小，产生的电荷很快向电极加载部位移动，形成过大的表面电导电流，出现闪络。9#绝缘子体积电阻率与表面电阻率差值较大，虽然电荷量较小，但仍发生闪络。因此，表面电阻率和体积电阻率应有一定差值关系。如体积电阻率在10¹⁴Ω·m数量级时，表面电阻率应在10¹¹Ω数量级左右。