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不同密度聚乙烯直流介电性能研究

绝缘材料 2017年第2期50卷 35-38,45页

作者：刘丛吉杨佳明陈俊岐赵洪哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

为研究聚乙烯密度对其直流介电性能的影响,测试了LDPE、MDPE和HDPE的击穿强度、电导特性和空间电荷特性,探讨了结晶形貌及结晶度对材料介电性能的影响。结果表明:聚乙烯的结晶度和片晶敛集度对其电性能有显著影响。随着密度增加,聚乙烯... 详细信息

为研究聚乙烯密度对其直流介电性能的影响,测试了LDPE、MDPE和HDPE的击穿强度、电导特性和空间电荷特性,探讨了结晶形貌及结晶度对材料介电性能的影响。结果表明:聚乙烯的结晶度和片晶敛集度对其电性能有显著影响。随着密度增加,聚乙烯的结晶形态发生变化,片晶厚度增加,敛集度上升,使载流子迁移率降低,从而改善了其直流介电性能,空间电荷注入量减少,击穿强度升高。

关键词：聚乙烯结晶度击穿强度电导电流空间电荷

沸石/聚乙烯纳米复合材料的电导与陷阱特性研究

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沸石/聚乙烯纳米复合材料的电导与陷阱特性研究

作者：高鑫哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

现代电力工业的快速发展对直流高压电缆内部绝缘材料的性能要求越来越高,同时普通的聚合物材料难以满足未来电力和电子工业发展的需要,因此纳米掺杂改性聚合物随之出现,目前已成为了提高绝缘材料性能的有手段,同时也是工程电介质领域的... 详细信息

现代电力工业的快速发展对直流高压电缆内部绝缘材料的性能要求越来越高,同时普通的聚合物材料难以满足未来电力和电子工业发展的需要,因此纳米掺杂改性聚合物随之出现,目前已成为了提高绝缘材料性能的有手段,同时也是工程电介质领域的研究热点。本文选取具有特殊多孔结构的纳米沸石作为掺杂物,制备了多种纳米沸石复合聚乙烯材料,掌握了获得质量稳定,纳米粒子分散均匀的复合材料制备工艺,重点研究了向聚乙烯中掺杂4A型和Na Y型纳米沸石的复合材料的电导与陷阱特性。利用纳米沸石所具备的多孔结构以及远大于普通纳米材料的比表面积等特殊性质,增强了纳米电介质中的界面效应,从而提高了复合材料的介电性能。利用介电谱测试、电导电流测试、等温放电测试以及空间电荷分布测试探究了沸石/聚乙烯纳米复合材料的相关介电性能。同时提出一种利用等温空间电荷衰减分布来计算复合材料陷阱能级参数的方法,并将计算结果与利用等温放电电流法计算得到的陷阱参数相互对比和验证,得到了相同的规律和结论。通过介电谱实验结果发现,在室温和高温两种温度下,4A型沸石/聚乙烯纳米复合材料的介电常数稍大于纯聚乙烯,而Na Y型沸石/聚乙烯纳米复合材料的介电常数略小于纯聚乙烯,这与纳米沸石所具有的多孔结构以及沸石自身的介电常数有关,同时发现沸石/聚乙烯纳米复合材料的低频损耗与沸石粒子及内部残留的水分子有关;通过对沸石/聚乙烯纳米复合材料电导电流特性的研究,发现纳米沸石掺杂有效的提高了空间电荷限制电流的阀值场强,同时利用等温放电电流实验计算纳米复合材料的陷阱能级参数,发现纳米沸石掺杂引入了大量陷阱数量,复合材料中的陷阱数量明显高于纯聚乙烯,并随着掺杂浓度的上升而增多,这使复合材料中载流子在高场下迁移率降低,阻止了电荷的注入,从而降低了纳米复合材料的电导。利用电声脉冲法研究了复合材料的空间电荷抑制现象以及利用短路状态下的空间电荷衰减计算了陷阱能级分布。实验发现纳米沸石的掺杂可以有效抑制高场下的空间电荷的积累,并减少异极性电荷的数量。利用等温空间电荷衰减法与等温放电电流法计算得到的沸石/聚乙烯纳米复合材料的陷阱能级分布的变化趋势相符合,证明本文所提出利用空间电荷衰减计算陷阱能级的方法是有效的,同时也验证了空间电荷分布测试的有效性。

关键词：聚乙烯纳米沸石电导电流空间电荷陷阱

基于多维联合分析的环氧树脂材料电老化特性研究

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基于多维联合分析的环氧树脂材料电老化特性研究

作者：贲成华南理工大学

学位级别：硕士

复合绝缘子的使用能有效降低污闪事故发生的概率,对提高电力系统运行稳定性起着至关重要的作用。随着运行年限的增加,由绝缘材料老化引发的复合绝缘子异常断裂事故频发,受到了电网运行部门的重视。环氧树脂材料作为复合绝缘子芯棒的重... 详细信息

复合绝缘子的使用能有效降低污闪事故发生的概率,对提高电力系统运行稳定性起着至关重要的作用。随着运行年限的增加,由绝缘材料老化引发的复合绝缘子异常断裂事故频发,受到了电网运行部门的重视。环氧树脂材料作为复合绝缘子芯棒的重要组成部分,其老化表征与评估成为国内外研究人员最为关心和亟待解决的问题。本文以环氧树脂材料为研究对象,通过实施人工加速老化实验,运用各种材料检测技术,结合多维度的联合分析,深入研究了其在电场作用下的老化特性。本文首先对环氧树脂材料和环氧树脂-玻璃纤维复合材料进行了高频人工加速老化实验,采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱分析了材料理化特性。利用频域介电谱技术研究了材料的介电特性,基于修正的Cole-Cole模型对复介电常数曲线进行拟合,并分析具体极化过程。利用频率-温度平移法,研究了不同温度下环氧树脂材料介电常数的变化规律。其次,基于电导电流测试技术研究了材料老化前后电导电流特性。最后利用多元统计学分析方法,对各老化特征参量进行了多维联合分析,通过降维处理得到了表征老化程度的数学描述。本文研究成果可以为环氧树脂材料老化评估提供一定的理论依据和工程参考。

关键词：环氧树脂电老化介电谱电导电流多维联合

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光敏活性剂含量对PSPI薄膜性能的影响

工程塑料应用 2024年第3期52卷 153-157页

作者：卓效逵申杰艾霞刘禧行陈毅锋付蕾陕西理工大学材料科学与工程学院陕西汉中723000 陕西华燕航空仪表有限公司陕西汉中723102

为探究光敏活性剂对光敏聚酰亚胺(PSPI)薄膜性能的影响,以2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(6FAP)、5-氨基-2-(4-氨基苯基)苯并咪唑(BIA)和3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)为单体,合成聚酰亚胺低聚物,与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG400DA... 详细信息

为探究光敏活性剂对光敏聚酰亚胺(PSPI)薄膜性能的影响,以2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(6FAP)、5-氨基-2-(4-氨基苯基)苯并咪唑(BIA)和3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)为单体,合成聚酰亚胺低聚物,与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG400DA)、交联剂和光引发剂混合,涂膜光固化后得到PSPI薄膜,探究光敏活性剂PEG400DA含量对PSPI薄膜的热性能、亲水性能、力学性能、导电性能以及结构的影响。结果表明,制备出了含有聚酰亚胺特征峰的薄膜,随着PEG400DA含量增加,红外特征峰强度增强;PEG400DA质量分数为4%时,热稳定性最优,初始失重温度为343.12℃;随着PEG400DA含量增加,亲水性逐渐降低;拉伸强度会随着PEG400DA含量的增加而增大,但断裂伸长率在PEG400DA质量分数为6%时,达到最高值,为17.73%;随着电场强度的增大,PEG400DA含量越高,电导电流增大,当PEG400DA质量分数为8%时,导电性过强,失去使用价值。综合来看,光敏活性剂质量分数为6%时,PSPI薄膜的性能最优。

关键词：聚酰亚胺光敏活性剂热稳定性拉伸性能亲水性电导电流

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聚乙烯绝缘材料电导与空间电荷特性

聚乙烯绝缘材料电导与空间电荷特性

作者：姜允鹏哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂,由于其自身化学结构特点,使其成为目前高压输电及电气设备等领域应用极广的绝缘材料之一。当在电介质材料两端加上电压时,电介质材料的电导电流密度加大,并且在聚乙烯内部很可能积累空间电荷,... 详细信息

聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂,由于其自身化学结构特点,使其成为目前高压输电及电气设备等领域应用极广的绝缘材料之一。当在电介质材料两端加上电压时,电介质材料的电导电流密度加大,并且在聚乙烯内部很可能积累空间电荷,从而造成电场畸变。这些因素都会加速绝缘劣化,大幅度减少其使用寿命,因而有必要对聚乙烯绝缘材料的电导与空间电荷特性作深入研究。本文主要探讨的是聚乙烯绝缘材料在不同条件时的电导和空间电荷特性。其中包括载流子在不同的实验条件下的欧姆特性区和空间电荷限制电流区的机制问题,通过改变实验的温度、场强、不同的金属电极等实验条件研究电导电流的变化关系并进行分析,对其在空间电荷限制电流区时一些参数进行计算分析,例如载流子的迁移率、功函数、材料的亲和能等。此外还进行了不同金属电极条件下的空间电荷问题的分析。通过实验测得发现,常温下欧姆电导区到空间电荷限制电流区的转折点大约在13kV/mm左右,改变实验的温度会使转折点变小,同时发现改变不同的温度只会改变欧姆电导区的电导电流的大小,并不会改变其欧姆特性。对不同温度下的电导电流研究分析可知,在低场下,用空间电荷限制电流公式和肖特基发射公式都可以很好的描述电导电流的关系,但是在高场下电机限制电流传导机制描述的更好一点,温度较低时拟合的较好,当温度升高时温度和场强会使聚乙烯中自由载流子浓度占内部总载流子浓度的比例会比温度低时变化更快,在不同的场强下都会不同。通过不同的金属电极条件下的电导电流实验和空间电荷的实验,发现由于金属的功函数的不同导致金属电极发射的电子的量的不同从而改变其电导电流的大小,功函数大的电导电流小。金属电极的不同和电极极性的不同的都会对空间电荷的峰值产生影响,金属电极功函数大的易注入空穴,功函数小的易注入电子,阴极铜阳极铝的情况产生的空间峰值相对较小。

关键词：聚乙烯载流子电导电流空间电荷

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纳米气相二氧化硅复合聚乙烯的介电性能研究

纳米气相二氧化硅复合聚乙烯的介电性能研究

作者：吕雪松哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

为了研究纳米电介质中不同结构的纳米颗粒对复合材料的电绝缘性能改性作用与机理,通过在聚乙烯中掺杂两种不同类型二氧化硅(SiO)纳米颗粒,制备不同掺杂浓度的SiO/低密度聚乙烯(LDPE)纳米复合材料。利用扫描电镜(SEM)表征SiO在LDPE中的... 详细信息

为了研究纳米电介质中不同结构的纳米颗粒对复合材料的电绝缘性能改性作用与机理,通过在聚乙烯中掺杂两种不同类型二氧化硅(SiO)纳米颗粒,制备不同掺杂浓度的SiO/低密度聚乙烯(LDPE)纳米复合材料。利用扫描电镜(SEM)表征SiO在LDPE中的微观形态和分散程度,采用差示扫描量热仪分析纳米掺杂对LDPE结晶度的影响。通过直流电导、空间电荷分布及直流击穿特性分析,研究纳米复合材料的绝缘性能改性机理。本文选取纳米气相二氧化硅作为掺杂物,制备不同类型的纳米复合材料,重点研究聚乙烯中掺杂亲水型和疏水型纳米二氧化硅的复合材料的微观结构与宏观介电性能之间的关联。纳米二氧化硅因其特殊结构与较大的比表面积使得纳米电介质中的界面效应得到显著增强,导致复合材料介电性能的提升。本文制备出不同掺杂浓度的纳米复合材料,在SEM下观察纳米颗粒在复合材料中分散较为均匀,随着纳米掺杂浓度的提高团聚现象明显。纳米SiO填充有效的改变了LDPE的结晶度,疏水性SiO比亲水性SiO更有效的提高基体聚乙烯的结晶度,红外透射测试表明亲水与疏水型复合材料所携带的极性基团不同。通过SEM测试复合材料可以得出1wt%疏水型SiO/LDPE复合物中的纳米颗粒分散性较好,此时通过异相成核使LDPE的结晶度达到最大值。相比纯聚乙烯,纳米SiO聚乙烯复合材料的电导有明显的下降。SiO纳米颗粒的异相成核提高了LDPE结晶度,降低了载流子迁移率,增加了陷阱的数量,提高陷阱捕获载流子的几率;疏水SiO纳米颗粒表面的-CH对称基团使纳米颗粒在复合材料中的分散性显著提高,从而更有效的增强界面效应,抑制空间电荷积累及提高电击穿场强,证明纳米电介质中特殊纳米结构对聚乙烯介电性能有明显的改善作用。对比二氧化硅纳米粒径发现,原生粒径小的纳米颗粒对复合材料的改善效果优于原生粒径大的纳米颗粒。

关键词：聚乙烯气相二氧化硅电导电流空间电荷击穿场强

亚胺化工艺对PI/纳米Al2O3三层复合薄膜结构与性能的影响

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亚胺化工艺对PI/纳米Al2O3三层复合薄膜结构与性能的影响

作者：贺洪菊哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

聚酰亚胺(PI)薄膜由于其优异的电气绝缘性能广泛应用于电机绝缘、微电子及航空航天等领域。随着科学技术的不断发展,电气技术向高压和超高压化、微电子技术向小型化,以及变频节能等技术的发展,传统的聚酰亚胺薄膜很难达到要求,这就促使... 详细信息

聚酰亚胺(PI)薄膜由于其优异的电气绝缘性能广泛应用于电机绝缘、微电子及航空航天等领域。随着科学技术的不断发展,电气技术向高压和超高压化、微电子技术向小型化,以及变频节能等技术的发展,传统的聚酰亚胺薄膜很难达到要求,这就促使聚酰亚胺薄膜向高性能及功能化方向发展。本文以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为合成单体,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,以气相AlO作为掺杂相,制备了一系列掺杂量不同的PI/纳米AlO三层复合薄膜,并对制得的复合薄膜进行了耐电晕性能和电击穿性能测试,测试结果显示:当气相AlO掺杂量为12 wt%时,各种工艺对应的复合薄膜的耐电晕性能和电击穿性能最好,即12 wt%为最佳掺杂量。在确定了最佳掺杂量的基础上设计了十种不同的亚胺化工艺,并制备了一系列第一、二层亚胺化工艺不同的复合薄膜。对三层复合薄膜的第一层进行了红外光谱测试,并计算了不同亚胺化工艺对应的复合薄膜的第一层的亚胺化率,结果显示:红外光谱中出现了一系列聚酰亚胺的特征峰,但是相对完全亚胺化的复合薄膜来说,各个工艺制得的复合薄膜所对应的特征峰的强度相对较弱。采用扫描电子显微镜(SEM)对第一、二层亚胺化率不同的PI/纳米AlO三层复合薄膜的断面微观形貌进行了表征,结果显示:复合薄膜具有明显的三层结构,在复合薄膜的第一层的亚胺化率较低时,复合薄膜层间结合程度相对较弱,会出现明显的分层现象,随着第一、二层亚胺化率的增加,复合薄膜层间结合程度逐渐变好,分层现象逐渐消失。对制得的一系列第一、二层亚胺化率不同的复合薄膜进行了耐电晕性能测试,结果显示:随着第一、二层亚胺化率的增加,复合薄膜的耐电晕时间逐渐增加。同时,对经耐电晕处理后的复合薄膜的表面形貌及复合薄膜的电晕击穿孔形貌进行了表征,随着第一、二层亚胺化率的增加、复合薄膜层间结合程度逐渐变好,其耐电晕腐蚀能力逐渐增强。复合薄膜的电击穿测试结果表明:随着第一、二层亚胺化率的增加,复合薄膜的击穿场强逐渐增加;另外,对复合薄膜的电导电流特性进行了测试,并计算了相应的电老化阈值,结果表明,随着第一、二层复合薄膜的亚胺化率的增加,复合薄膜的电老化阈值增加;对于同一个样品,随着温度的增加,电导电流值不断增大;在同一温度下,随着亚胺化率的增加,电导电流值不断增加。

关键词：聚酰亚胺 Al2O3 亚胺化率耐电晕性电导电流

空间电荷对硅橡胶复合绝缘子材料沿面闪络影响的研究

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空间电荷对硅橡胶复合绝缘子材料沿面闪络影响的研究

作者：张银钏华北电力大学

学位级别：硕士

沿面闪络电压的研究一直是个热点课题,发展了各种理论,基于实验的研究,提出了很多提高沿面闪络电压的方法。在各种研究因素中,空间电荷对沿面闪络电压的影响研究较少,随着材料老化程度的增加,材料内陷阱密度变大,空间电荷入陷形成空间... 详细信息

沿面闪络电压的研究一直是个热点课题,发展了各种理论,基于实验的研究,提出了很多提高沿面闪络电压的方法。在各种研究因素中,空间电荷对沿面闪络电压的影响研究较少,随着材料老化程度的增加,材料内陷阱密度变大,空间电荷入陷形成空间电荷层,一方面形成了材料内附加电场,另一方面蕴藏了大量的极化能量,空间电荷对沿面闪络电压影响不能被忽略。对沿面闪络电压的影响研究,能够为材料改性方面提供指导意义,进一步提高绝缘材料沿面闪络电压,探索空间电荷对沿面闪络过程的作用关系,有助于拓展绝缘材料沿面闪络的相关机理。本文通过人工电晕老化的方法,老化了不同时长的硅橡胶试样,随着老化时间的增加,材料内部陷阱密度变大,通过电极注入电荷被陷阱俘获,形成蕴含空间电荷数由少到多的试样,在指状电极下进行沿面闪络电压测试,探究空间电荷对沿面闪络电压的影响。首先搭建了人工电晕老化试验装置,获取具有不同陷阱数目的老化试样。并且搭建了沿面闪络电压测试平台,编写了恒定升压速率的升压控制软件,基于单片机控制的高压直流电源能够以均匀的升压速率输出电压,减小了电压波形对沿面闪络电压的影响,大大降低了实验数据的分散性,是实验成功进行的保障。其次利用电导电流曲线粗略的反映老化材料内陷阱密度。电导电流对数坐标系下曲线的斜率代表空间电荷入陷速率。电导电流测试受多种因素影响,重复性较差,对升压梯度和升压间隔较敏感。为此开发了基于单片机平台的等梯度、等间隔升压系统,通过读取采样电阻上的电压值,经集成运放放大后,自动将运算后的电导电流值发送至电脑端。最后通过曲线拟合得到电老化阈值,估算材料内陷阱密度情况。研究结果表明,空间电荷对沿面闪络流柱发展存在重要影响,一方面空间电荷层形成的空间电场,对表面流柱内电荷有力的作用,加速了流柱内正负粒子的分离速度,正负粒子形成的空间电场对电极间的电场有削弱的作用;另一方面空间电荷层使电极间的电场向材料表面弯曲,使流柱沿着材料表面前进,受材料表面形貌的影响变大,沿面闪络电压在一度程度内会升高。大量积聚的空间电荷蕴含了大量的极化能量,空间电荷释放时大量能量参与到沿面闪络中,同时表面电荷受空间电荷引力的作用,表面电荷消散相对较难。使沿面闪络电压急剧下降。提高沿面闪络电压需要抑制表面电荷的积累,也要兼顾空间电荷的分布与空间电荷量蕴含的极化能量。

关键词：沿面闪络电晕老化空间电荷陷阱密度电导电流老化阈值

110kV全密封组合电器（GIS）中氧化锌避雷器电导电流的测试分析

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贵州电力技术 2002年第8期5卷 49-49页

作者：陈太兴安顺供电局561000

对ZnO避雷器测量1 mA动作电压和75%动作电压下的电导电流,用它来判断ZnO阀片的优劣和是否受潮.下面将对现场测试的数据进行分析.

关键词： 110kV全密封组合电器氧化锌避雷器电导电流测试分析