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SiO_(2)粒子的尺度因素对聚乙烯基复合材料的结晶行为及电学性能的影响

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复合材料学报 2022年第2期39卷 645-655页

作者：姜洪涛张晓虹高俊国郭宁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

分别选用粒径分别为1μm、30 nm和100 nm的SiO_(2)粒子作添加粒子,以低密度聚乙烯(LDPE)为基体,制备三种SiO_(2)/LDPE复合材料。对各复合材料的结晶行为进行分析,分析各材料的结晶度,同时对每种材料在频率影响下的相对介电常数εr和损... 详细信息

分别选用粒径分别为1μm、30 nm和100 nm的SiO_(2)粒子作添加粒子,以低密度聚乙烯(LDPE)为基体,制备三种SiO_(2)/LDPE复合材料。对各复合材料的结晶行为进行分析,分析各材料的结晶度,同时对每种材料在频率影响下的相对介电常数εr和损耗因子tanδ变化情况进行研究,并探究了各材料的电导电流及空间电荷特性。结果表明,添加粒子的尺寸越小,其所形成的复合材料的晶体尺寸与间距就越小。添加30 nm SiO_(2)粒子后,材料结晶度增加显著;添加100 nm SiO_(2)粒子所构成的微观结构能有效限制分子链运动,使复合材料极化建立困难;大尺寸粒子的添加会对原有结晶结构造成破坏,形成的新结晶结构能促进载流子的迁移;这三种SiO_(2)粒子中,30 nm SiO_(2)粒子的添加能有效抑制空间电荷,100 nm SiO_(2)粒子的加入,则会造成电极附近的异极性电荷积聚。

关键词：不同尺寸无机填料 SiO_(2) 结晶行为电学性能

固体电介质空间电荷与电流和电位的同步联合测量系统

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仪器仪表学报 2022年第9期43卷 19-26页

作者：孙云龙韩永森李忠华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

为了综合、全面地获取固体电介质的介电响应信息,准确表征固体电介质的介电性能,提出了一种基于“分区同时”测量策略的空间电荷与电流以及空间电荷与开路电位的同步同时联合测量方案。该联合测量方案基于现有的电流测量单元、电位测量... 详细信息

为了综合、全面地获取固体电介质的介电响应信息,准确表征固体电介质的介电性能,提出了一种基于“分区同时”测量策略的空间电荷与电流以及空间电荷与开路电位的同步同时联合测量方案。该联合测量方案基于现有的电流测量单元、电位测量单元以及空间电荷测量单元,通过T型滤波器和阻交电感对测量单元进行合理组合,保证测量过程中各单元之间无互相干扰,从而实现电流、开路电位和空间电荷的同步联合测量。以碳化硅(SiC)掺杂的低密度聚乙烯(LDPE)试样的电流、电位和空间电荷同步联合测量结果为基础,对测量系统进行了校验。研究结果表明,电流测量基础噪声在pA数量级,在1~10 kV电压测量效果良好,空间电荷测量精度并未受到影响。联合测量方案在技术上简单易行,能够实现对固体电介质的电流、电位和空间电荷同步同时联合测量,同时该联合测量系统具有进一步扩展的空间,为后续多种测量技术的同步联合应用提供参考与基础。

关键词：极化电流电位空间电荷同步联合测量

纳米SiO分散性对SiO/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 2022年

作者：郑昌佶王博杨佳明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

SiO/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的介电性能与纳米SiO在LDPE基体中的分散性密切相关。为研究室温下拉伸处理对纳米SiO颗粒在LDPE基体中分散性的作用机制，本文选取7 nm粒径的疏水型纳米二氧化硅(SiO)与LDPE熔融共混制备SiO/LDPE纳米复...

SiO/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的介电性能与纳米SiO在LDPE基体中的分散性密切相关。为研究室温下拉伸处理对纳米SiO颗粒在LDPE基体中分散性的作用机制，本文选取7 nm粒径的疏水型纳米二氧化硅(SiO)与LDPE熔融共混制备SiO/LDPE纳米复合材料。将制备好的纳米复合材料经过三次拉伸处理，利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)表征纳米粒子的分散性以及复合材料的结晶度，利用热刺激电流法(TSC)测试分析复合材料的陷阱能级和陷阱密度。通过对纳米复合材料的空间电荷，电导电流，直流击穿强度进行实验测试，研究了拉伸对纳米粒子分散性的影响及其所导致的直流介电性能的改变。结果表明室温下拉伸有助于纳米粒子的分散，使纳米SiO粒子的团聚尺寸从200 nm左右缩减到100 nm左右；但拉伸会破坏LDPE的结晶结构，劣化其性能；通过掺杂纳米SiO引入深陷阱能级可以改善LDPE的直流介电性能。经过拉伸的SiO/LDPE的空间电荷积累得到抑制，电导电流的机制发生改变。通过对电导电流的数据进行拟合处理，发现拉伸后的SiO/LDPE的电导以离子跳跃电导为主，其跳跃距离减少到1.98 nm左右。SiO/LDPE相比LDPE直流击穿强度提高约43%，室温拉伸处理后SiO/LDPE击穿强度降低的主要原因是拉伸过程导致的LDPE基体结构缺陷。

关键词：

纳米SiO2对交联聚乙烯交/直流击穿强度和耐电树枝性能影响

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复合材料学报 2019年第9期36卷 2031-2041页

作者：艾叶李春阳赵洪杨佳明张城城韩宝忠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

为系统地研究纳米SiO2对交联聚乙烯(XLPE)交/直流击穿强度和交/直流耐电树枝特性的影响,使用平行双螺杆分别制备了含0.5wt%和1wt%纳米SiO2的纳米SiO2/XLPE复合材料,以商用直流电缆料和普通XLPE作为参照,测试了掺杂纳米SiO2对XLPE交流电... 详细信息

为系统地研究纳米SiO2对交联聚乙烯(XLPE)交/直流击穿强度和交/直流耐电树枝特性的影响,使用平行双螺杆分别制备了含0.5wt%和1wt%纳米SiO2的纳米SiO2/XLPE复合材料,以商用直流电缆料和普通XLPE作为参照,测试了掺杂纳米SiO2对XLPE交流电树枝和直流接地电树枝的引发和生长特性及交/直流击穿强度的影响。实验结果表明,商用直流电缆料的直流击穿强度与普通XLPE相近,但其直流接地电树枝的引发更困难,树枝生长也更缓慢;随着纳米SiO2添加量增大,纳米SiO2/XLPE复合材料交/直流击穿强度的作用增强,对交/直流电树枝引发的抑制作用也增强,1wt%纳米SiO2/XLPE复合材料具有显著抑制直流接地电树枝生长的效果,其直流接地电树枝引发和生长特性均优于商用电缆料;1wt%纳米SiO2/XLPE复合材料的交流击穿强度和交流电树枝起始电压均高于普通XLPE,但其对交流电树枝的生长抑制作用仅局限在电树枝生长初期,电树枝生长达到一定阶段后,1wt%纳米SiO2/XLPE复合材料中的电树枝生长速度超过普通XLPE。

关键词：交联聚乙烯直流接地电树枝交流电树枝击穿强度纳米SiO2

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电压稳定剂对交联聚乙烯直流绝缘性能的影响

中国电机工程学报 2018年第23期38卷 7071-7079页

作者：李春阳赵洪韩宝忠张辉张城城艾叶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)

电压稳定剂多用于交流电缆用交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘材料,尚未有研究系统探索电压稳定剂在直流电缆XLPE绝缘中应用的可行性。为了研究电压稳定剂对XLPE直流绝缘性能的影响,选取一种可接枝的芳香酮化合物(aromati... 详细信息

电压稳定剂多用于交流电缆用交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘材料,尚未有研究系统探索电压稳定剂在直流电缆XLPE绝缘中应用的可行性。为了研究电压稳定剂对XLPE直流绝缘性能的影响,选取一种可接枝的芳香酮化合物(aromatic ketone compound,AKVS)作为电压稳定剂。通过熔融共混和热交联方法制备含有AKVS和抗氧剂的XLPE—A试样,以仅含抗氧剂的XLPE试样为参照,测试电压稳定剂对XLPE红外吸收光谱特性,以及不同温度下的直流击穿强度、电导特性和空间电荷积累特性的影响。实验结果表明:AKVS分子在热交联过程中能通过其乙烯基上的化学反应接枝到XLPE分子上;含有AKVS的试样不同温度下的直流击穿强度均得到大幅度提高;AKVS使XLPE电导率的温度依赖性略有增大,但对直流电缆绝缘层电场分布的负面影响并不明显;含有AKVS的试样空间电荷的分布相对更均匀、积累量相对减小,电荷消散速度相对更快。该文提出一种将电压稳定剂应用于直流电缆XLPE绝缘的方法,可以作为其他改性方法的有益补充。

关键词：电压稳定剂交联聚乙烯高压直流电缆空间电荷击穿强度电导率

基于线型腔光纤激光器的变压器局部放电长距离检测技术

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中国电机工程学报 2023年第15期43卷 6145-6154页

作者：谯继贤张伟超邵启兵赵洪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150080

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且... 详细信息

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且其体积微小,敏感单元与解调系统相互独立,可有效解决传统光纤声波传感器所面临的上述问题。该文提出并研制基于线型腔光纤激光器技术的局部放电声波检测系统。为解决LCFL光源本征特性在局部放电长距离检测应用中引入的外部光反馈噪声问题,利用半导体激光器外部光反馈理论确定光隔离器的安装位置,使LCFL工作于外部光反馈系数A区(0~200.6m)对系统进行优化,将系统长距离条件下的平均噪声幅值降低了87.49%。在80kVA油浸式变压器绕组长距离传导光纤局部放电检测平台开展实验,结果表明:所研究的LCFL局部放电检测系统在最大超声衰减情况下可有效应用于局部放电长距离检测。在相同超声激励源下,LCFL系统平均最大响应幅值比压电陶瓷传感器(piezoelectric transducer,PZT)高1354%,且稳定性优于PZT。

关键词：线型腔光纤激光器局部放电外部光反馈油浸式变压器

电流、电位时域谱在绝缘介质介电特性表征中的应用研究综述

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中国电机工程学报 2023年第20期43卷 8124-8140页

作者：孙云龙郭文敏郑欢韩永森李忠华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150080

随着人类社会对电力系统安全性与稳定性需求的不断提高,以及近年来我国能源、国防等领域的飞速发展和进步,提高绝缘介质以及新型电工材料的介电性能和绝缘可靠性的需求也在与日俱增。准确评估绝缘的介电性能和老化状态是保障绝缘结构长... 详细信息

随着人类社会对电力系统安全性与稳定性需求的不断提高,以及近年来我国能源、国防等领域的飞速发展和进步,提高绝缘介质以及新型电工材料的介电性能和绝缘可靠性的需求也在与日俱增。准确评估绝缘的介电性能和老化状态是保障绝缘结构长期稳定运行的前提,同时对新型电工材料的研发也具有一定的指导意义。该文综述了时域介电谱中的电流时域谱和电位时域谱在绝缘介质介电特性表征和绝缘状态诊断中的应用,详细阐述极化去极化电流谱、等温松弛电流谱、热刺激电流谱和交流时域谱以及表面电位衰减谱和回复电压谱的基本测量原理和分析方法,指出当前时域介电谱在应用中存在的局限性,并展望多种测试技术的联合应用将是实现对电介质介电特性全面表征的有效途径。

关键词：时域介电谱电导极化陷阱介电特性表征

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SEBS/PP复合材料抗水树枝性能研究

电工技术学报 2019年第24期34卷 5252-5261页

作者：高铭泽赵洪吕洪雷陈俊岐郑昌佶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) 哈尔滨150080

该文采用水刀电极法对苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)/聚丙烯(PP)复合材料和低密度聚乙烯(LDPE)进行加速水树枝老化实验,并通过结晶特性和力学特性实验对两者在抗水树特性上的差异进行分析。通过偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电... 详细信息

该文采用水刀电极法对苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)/聚丙烯(PP)复合材料和低密度聚乙烯(LDPE)进行加速水树枝老化实验,并通过结晶特性和力学特性实验对两者在抗水树特性上的差异进行分析。通过偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)分别对材料的水树枝形貌和球晶结构、熔融-结晶特性以及片晶结构进行观察与分析,并选用动态热机械分析仪(DMA)和电子拉力机分别研究材料的动态松弛特性和应力-应变特性。水刀电极法结果显示,高结晶度的PP与非结晶的弹性体SEBS没有发生水树枝老化,而SEBS/PP复合材料虽然出现水树枝结构,但其尺寸仍明显低于LDPE。结晶特性与力学特性实验结果显示,与LDPE相比,PP具有较高的结晶度与结晶尺寸,并且具有较高的机械强度和较低的动态松弛损耗因数;SEBS在复合体系中以"岛"相存在,PP片晶变细变短,并且其球晶边界也变得模糊,体现出更强的非晶特性,导致PP片晶之间在外力作用下的抗滑移能力降低。分析认为,SEBS/PP较高的结晶度和由力学性能体现出的片晶之间较强的抗滑移能力是其抑制水树枝生长能力优于LDPE的主要原因。

关键词： SEBS/PP复合材料水刀电极法结晶特性动态热机械分析应力应变特性

LDPE试样表面形貌及结晶特性对击穿场强的影响

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高电压技术 2018年第3期44卷 680-687页

作者：赵洪关兵郑昌佶杨佳明孙志韩宝忠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

提高聚合物绝缘材料的耐电强度受长期关注,为此主要探究表面形貌及结晶结构对低密度聚乙烯（LDPE）击穿场强的影响。以聚酯薄膜（PET）和云母（mica）薄片作为压制模具制备LDPE片状试样。原子力显微镜（AFM）测试表明,用具有原子级别平... 详细信息

提高聚合物绝缘材料的耐电强度受长期关注,为此主要探究表面形貌及结晶结构对低密度聚乙烯（LDPE）击穿场强的影响。以聚酯薄膜（PET）和云母（mica）薄片作为压制模具制备LDPE片状试样。原子力显微镜（AFM）测试表明,用具有原子级别平整度的云母压片可以完善LDPE试样的表面形貌,形成规整且尺寸较大的球晶;差示扫描量热法（DSC）测试LDPE试样熔融曲线,结果表明mica制备的试样结晶度比PET压制的高出约24%,且慢速冷却的试样熔融温度较快速冷却的高约3℃。动态力学分析（DMA）测试结果表明,mica使聚乙烯结晶完善,分子刚性增强使松弛损耗峰峰值有所下降,力学松弛峰向高温移动到80℃左右,这也促使耐电强度在高温区显著改变;击穿试验结果表明,mica压制的试样交直流耐电强度皆高于PET制备的试样,在90℃时,mica压制试样慢速冷却的试样交流击穿场强提高了17%;mica表面完善的解理使试样表面粗糙度较PET的有所降低,COMSOL电场仿真表明,其局部电场集中趋于缓解。

关键词：低密度聚乙烯表面形态球晶阻尼损耗因子击穿场强