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晶型对等规聚丙烯电导电流和空间电荷特性的影响

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高电压技术 2018年第8期44卷 2679-2686页

作者：滕陈源张灵周远翔张云霄莫雅俊周仲柳清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084 武汉大学电气工程学院武汉430072 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830047 电力规划设计总院北京100120 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司杭州310052

聚丙烯材料性能改善过程中,材料内部会出现以α晶或β晶为主的2种晶型。为研究晶型对等规聚丙烯（iPP）电导电流和空间电荷特性的影响,选用α和β成核剂制备了具有不同晶型的iPP–pure（对照组）、iPP–α和iPP–β试样,开展了25℃下电... 详细信息

聚丙烯材料性能改善过程中,材料内部会出现以α晶或β晶为主的2种晶型。为研究晶型对等规聚丙烯（iPP）电导电流和空间电荷特性的影响,选用α和β成核剂制备了具有不同晶型的iPP–pure（对照组）、iPP–α和iPP–β试样,开展了25℃下电导电流、空间电荷和直流击穿特性的研究。结果表明：iPP–β正负直流击穿强度最高,而iPP–α最低;3组iPP试样的电导电流大小为iPP–α〉iPP–pure〉iPP–β,空间电荷限制电流的转折电压大小为iPP–α〉iPP–β〉iPP–pure;-20 MV/m电场强度极化30 min后,3组iPP试样在极化过程中均出现正负空间电荷积聚;去极化过程中iPP–pure中空间电荷积聚量最大,而iPP–α中最少。分析认为：α晶和β晶的晶胞形态使得iPP–α中存在大量浅陷阱、iPP–β中平均陷阱深度较深;载流子在iPP–α中容易迁移并产生俄歇效应,而在iPP–β中容易在试样表面附近被捕获。

关键词：等规聚丙烯晶型电导电流空间电荷直流击穿

β成核剂含量对等规聚丙烯电导电流和空间电荷特性的影响

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电工技术学报 2019年第7期34卷 1527-1535页

作者：彭兆伟关永刚张灵周远翔沙彦超电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京100084 新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830047 全球能源互联网发展合作组织北京100031

成核剂广泛用于调控聚丙烯的相变行为。为研究β成核剂含量对等规聚丙烯(iPP)电导电流和空间电荷特性的影响,制备了不同取代芳基杂环磷酸盐β成核剂(TMB-5)含量的iPP试样,开展了电导电流和温度场下空间电荷试验。结果表明,随着β成核剂... 详细信息

成核剂广泛用于调控聚丙烯的相变行为。为研究β成核剂含量对等规聚丙烯(iPP)电导电流和空间电荷特性的影响,制备了不同取代芳基杂环磷酸盐β成核剂(TMB-5)含量的iPP试样,开展了电导电流和温度场下空间电荷试验。结果表明,随着β成核剂的增加,β晶含量先增大后减小,而电导电流先减小后增大;25℃、-100 MV/m条件下极化30 min,六组iPP试样的电场畸变率均不超过6%;70℃、-100 MV/m条件下极化30 min,各组试样靠近阴极处均积聚正电荷,纯iPP试样电场畸变率最大(36.1%),而iPP-β0.1%(0.1%含量β成核剂)仅为13.2%。结合偏光显微观测和微晶团簇尺寸统计结果,从β成核剂的分散和成核过程分析了iPP试样中β晶含量变化的原因;利用极化和去极化过程中空间电荷的测试结果,并依据材料的微观结构与内部陷阱的相关性,解释了β成核剂含量对iPP试样内部空间电荷迁移和分布的影响过程。

关键词：等规聚丙烯相变行为 β成核剂电导电流空间电荷

表面修饰纳米SiO_2/XLPE的电导电流和空间电荷特性

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高电压技术 2014年第10期40卷 3268-3275页

作者：吴振升叶青周远翔张灵张云霄吴浩哲北京交通大学电气工程学院北京100044 清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084 中国电力科学研究院北京100192

为研究纳米颗粒表面修饰对纳米二氧化硅/交联聚乙烯(SiO2/XLPE)电导电流和空间电荷特性的影响,分别将未经表面修饰和经钛酸酯偶联剂TC9修饰的纳米SiO2颗粒添加到XLPE基体中进行了实验。显微观测和成分分析表明,TC9的非极性有机官能团取... 详细信息

为研究纳米颗粒表面修饰对纳米二氧化硅/交联聚乙烯(SiO2/XLPE)电导电流和空间电荷特性的影响,分别将未经表面修饰和经钛酸酯偶联剂TC9修饰的纳米SiO2颗粒添加到XLPE基体中进行了实验。显微观测和成分分析表明,TC9的非极性有机官能团取代了纳米SiO2颗粒表面的羟基,降低了羟基间的相互成键作用,从而改善了纳米SiO2与XLPE基体之间的相容性,纳米SiO2颗粒在XLPE基体中的粒径范围从几十到100 nm;同时,TC9表面修饰提高了纳米SiO2/XLPE复合介质的介电常数和介质损耗,降低了电导电流,抑制了空间电荷的注入;而未经表面修饰的纳米SiO2/XLPE复合介质的电导电流和空间电荷特性相较于XLPE并未得到改善。分析认为,由于经TC9表面修饰的纳米SiO2分散性的改善,增大了纳米颗粒与XLPE基体之间的界面区域,因而在纳米复合介质内产生了更多的深陷阱;电极与介质界面附近的大量深陷阱捕获注入的电荷,形成固定的空间电荷层,降低了其与电极间的局部电场,从而提高了注入势垒,抑制了空间电荷的进一步注入。

关键词：纳米电介质交联聚乙烯纳米二氧化硅纳米颗粒表面修饰电导电流空间电荷

基于电导电流测试的硅橡胶复合绝缘子伞群材料老化特性分析

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电工技术学报 2016年第2期31卷 252-259页

作者：黄成才李永刚汪佛池张志猛华北电力大学电气与电子工程学院保定071003 国网河北省电力公司电力科学研究院石家庄050000

为利用电导电流测试手段探究复合绝缘子伞群材料的老化特性,以现场运行的复合绝缘子为试验对象进行研究。通过电导电流测试得到相关试样的电老化阈值,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性... 详细信息

为利用电导电流测试手段探究复合绝缘子伞群材料的老化特性,以现场运行的复合绝缘子为试验对象进行研究。通过电导电流测试得到相关试样的电老化阈值,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性的影响规律,并利用傅里叶红外光谱技术分析了相关基团的变化情况。试验表明,绝缘子串上场强分布高的位置、运行年限较长的绝缘子及运行地区环境污秽严重的绝缘子,其伞群材料的电老化阈值较低、电导电流较大且内部陷阱数量较多;运行电压等级对绝缘子老化程度的影响较小。利用电老化阈值评估伞群试样的老化状态与傅里叶红外光谱分析结果具有高度的一致性,表明通过硅橡胶伞群材料的电导电流测试得到的电老化阈值,可以反映复合绝缘子伞群材料的老化特性。

关键词：电导电流电老化阈值硅橡胶复合绝缘子老化特性陷阱

电晕老化前后100HN和100CR聚酰亚胺薄膜的电导电流特性实验研究

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中国电机工程学报 2010年第13期30卷 109-114页

作者：雷清泉石林爽田付强杨春何丽娟王毅工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150040 北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市闵行区200240 哈尔滨理工大学应用科学学院黑龙江省哈尔滨市150080

为研究无机纳米掺杂对聚酰亚胺电荷输运特性的影响,测量了美国杜邦公司生产的原始聚酰亚胺薄膜(100HN型)和纳米Al2O3掺杂耐电晕聚酰亚胺薄膜(100CR型)电晕老化前后的电导电流特性。实验发现,电晕老化前100CR的欧姆区电流明显大于100HN的... 详细信息

为研究无机纳米掺杂对聚酰亚胺电荷输运特性的影响,测量了美国杜邦公司生产的原始聚酰亚胺薄膜(100HN型)和纳米Al2O3掺杂耐电晕聚酰亚胺薄膜(100CR型)电晕老化前后的电导电流特性。实验发现,电晕老化前100CR的欧姆区电流明显大于100HN的,而空间电荷限制电流区的电流则明显小于100HN的;电晕老化后,100HN陷阱载流子密度和电老化阈值都减小,而100CR的对应值均增大。分析实验结果后得知,纳米掺杂既可能增加导带热激发自由电子浓度,又可能增大聚合物中电荷陷阱的深度和密度,这2种因素对电导电流的影响效果是相反的,分别主导着低场强和高场强电导电流大小的变化。此外,电晕老化对100CR和100HN电导电流影响不同的机制还有待进一步的研究。

关键词：聚酰亚胺薄膜纳米掺杂电晕老化电导电流电介质

聚合物中空间电荷及电导电流联合测量装置的研究

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聚合物中空间电荷及电导电流联合测量装置的研究

作者：彭潇北京交通大学

学位级别：硕士

高压直流电缆是构建柔性直流输电电网的物理基础和关键装备。直流高场下聚合物绝缘电介质中空间电荷的积聚和迁移是制约高压直流电缆发展的关键技术问题。研究聚合物中空间电荷分布与电导电流特性及其关联关系对于揭示空间电荷形成机理... 详细信息

高压直流电缆是构建柔性直流输电电网的物理基础和关键装备。直流高场下聚合物绝缘电介质中空间电荷的积聚和迁移是制约高压直流电缆发展的关键技术问题。研究聚合物中空间电荷分布与电导电流特性及其关联关系对于揭示空间电荷形成机理和直流电缆绝缘设计具有重要意义。目前,研究主要是在空间电荷的单独测量方面,而电导电流同时测量方面的研究较少。本文在研究脉冲电声法（Pulsed Electro-acoustic,PEA）空间电荷测量原理的基础上,设计了空间电荷及电导电流联合测量装置的硬件和软件。装置硬件设计主要包括:基于传输线及匹配阻抗的设计研制了脉宽约10ns、幅值1kV的高压纳秒脉冲电源;使用SolidWorks设计了具有屏蔽作用的上下电极系统;选用厚度为28 μm的PVDF压电传感器和增益为63 dB的放大器完成信号采集与处理模块的设计;解决了 6485静电计接入空间电荷测量回路的接地问题,实现了电导电流与空间电荷的联合测量功能。装置软件设计主要是基于LabVIEW编写了联合测量装置的程序框图,实现了空间电荷分布、电场和电位分布、电导电流的显示、存储、分析和处理等功能。其中重点研究了基于反卷积处理的波形恢复、波形恢复的前后期数据处理以及量纲校正等的算法实现。最后利用本装置对聚乙烯及其纳米复合绝缘材料进行了测量和分析,验证了本测量装置的有效性,并对比分析了不同参数设置对测量结果的影响。研究表明,本文设计的空间电荷及电导电流联合测装置能够准确同时测量聚合物绝缘材料中的空间电荷分布和电导电流特性。对厚度为200 μm的0.5%LDPE/BN进行数据分析,得到本测量装置的空间分辨率约为35 μm、空间电荷测量精确度约为0.1 C/m3。另外,通过对空间电荷测量数据的后处理,可以得到绝缘材料中的电场分布和电位分布。

关键词：空间电荷电导电流脉冲电声法硬件设计软件设计

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低密度聚乙烯空间电荷与电导电流的联合测量

南方电网技术 2015年第10期9卷 92-96页

作者：王亚林吴建东万佳东陈亚丁尹毅上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

聚乙烯非常容易积累空间电荷,造成聚乙烯绝缘电缆用于高压直流输电时容易出现绝缘劣化和使用寿命减少的问题。为了研究绝缘材料在直流电场下的空间电荷特性与电导特性,考虑到由于外电流存在位移电流分量,对于同一块试样分别测量得到的... 详细信息

聚乙烯非常容易积累空间电荷,造成聚乙烯绝缘电缆用于高压直流输电时容易出现绝缘劣化和使用寿命减少的问题。为了研究绝缘材料在直流电场下的空间电荷特性与电导特性,考虑到由于外电流存在位移电流分量,对于同一块试样分别测量得到的结果并不能进行严格的联合分析,基于脉冲电声法(pulse electro acoustic,PEA)原理设计了一套能够对平板试样进行"同区分时"测量空间电荷和外电流的实验装置,联合测量了低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)在室温下的空间电荷和高场电导。实验结果表明:随着施加场强的升高,阳极异极性空间电荷逐渐增加,阴极由同极性注入转变为异极性空间电荷积累,这与材料内部的杂质解离以及不同电极材料的选取有关。低电场条件下位移电流在外电流中所占的比例大于电导电流,传导电流密度与电场强度的关系也符合空间电荷限制电流(space-charge-limited current)理论。

关键词：低密度聚乙烯空间电荷电导电流联合测量

基于电导电流测试的复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

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基于电导电流测试的复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

作者：黄成才华北电力大学

学位级别：硕士

鉴于复合绝缘子在电力系统中的广泛应用及其老化问题日益严重的现状,其老化状态评估变得尤为重要和迫切。一种精确、合理的老化状态评估方法对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。基于绝缘材料的电导特性分析在聚乙烯、聚酰亚胺等材... 详细信息

鉴于复合绝缘子在电力系统中的广泛应用及其老化问题日益严重的现状,其老化状态评估变得尤为重要和迫切。一种精确、合理的老化状态评估方法对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。基于绝缘材料的电导特性分析在聚乙烯、聚酰亚胺等材料的老化状态评估中得到了相应的应用,而其在复合绝缘子老化状态评估中的应用还未见报道,本文提出了基于硅橡胶材料电导电流测试的复合绝缘子老化状态评估新方法,从理论上推导了该方法评估绝缘子老化状态的可行性,并利用其分析了现场运行复合绝缘子的老化特性。以转轮法人工加速老化试验和现场运行的复合绝缘子为研究对象,对其进行了电导电流测试、憎水性测试、扫描电镜分析及红外光谱分析。基于人工加速老化试验中的绝缘子,探究了基于电导电流测试评估其老化状态的可行性;基于现场运行的复合绝缘子,探究了伞群位置、运行年限、环境污秽及运行电压等级等因素对硅橡胶材料电导电流特性的影响规律。设计了绝缘材料的电导电流测量装置,确定了试样的尺寸参数及制备方案。对人工加速老化试验中绝缘子的性能测试结果表明:未经老化的试品电老化阈值在10 k V/mm左右,人工加速老化10000转后的试品电老化阈值在8.0k V/mm左右,人工加速老化20000转后的试品电老化阈值在6.5 k V/mm左右。加速老化时间越长、老化越严重的试样,其电导电流数值越大、电老化阈值越低、陷阱能级越深。对现场运行的复合绝缘子老化特性研究结果表明:绝缘子串上场强分布高的位置、运行年限较长的绝缘子及运行地区环境污秽严重的绝缘子,其伞群材料的电老化阈值较低、电导电流较大,内部陷阱数量较多;运行电压等级对绝缘子老化程度的影响较小。电导电流测试与静态接触角测量、扫描电镜分析及红外光谱分析评估试样的老化状态评估具有高度的一致性。研究结果初步表明:基于材料电导电流测试得到的电老化阈值及其相关参数可以用来评估复合绝缘子的老化状态,能够准确反映现场运行复合绝缘子的老化特性,电老化阈值成为复合绝缘子老化状态评估的新判据是可能的。

关键词：复合绝缘子老化评估电导电流电老化阈值陷阱能级

纳米粒子形貌对聚吡咯/LDPE纳米复合材料直流介电性能的影响

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复合材料学报 2023年第5期40卷 2598-2608页

作者：张城城任兆辉任强赵洪哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

为了研究不同微观形貌的纳米导电粒子对低密度聚乙烯(LDPE)直流介电性能的影响,本文采用软模板法制备了直径约100 nm的聚吡咯(PPy)纳米球和纳米线,并将其与LDPE熔融共混制备得到了PPy/LDPE纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了... 详细信息

为了研究不同微观形貌的纳米导电粒子对低密度聚乙烯(LDPE)直流介电性能的影响,本文采用软模板法制备了直径约100 nm的聚吡咯(PPy)纳米球和纳米线,并将其与LDPE熔融共混制备得到了PPy/LDPE纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了PPy纳米粒子的微观形貌及其在PPy/LDPE纳米复合材料中的分散结构,并测试了复合材料的结晶度、空间电荷分布、介电谱、不同温度下的直流电导电流及直流击穿强度等介电性能。结果表明:PPy纳米粒子的加入可以提高LDPE的结晶度,抑制LDPE中空间电荷的累积,降低其相对介电常数、直流电导电流和直流击穿强度,其中PPy纳米球的加入可在不同温度下使LDPE直流电导电流降低1个数量级以上,而对其直流击穿强度的影响较小,并且在较高温度下可将LDPE的直流击穿强度提升4.4%。PPy纳米球对LDPE绝缘材料直流介电性能的改善效果要优于PPy纳米线。

关键词：聚吡咯纳米复合材料 LDPE 空间电荷电导电流击穿强度