热处理对聚乙烯形态及其电树起始电压的影响

本文主要介绍了不同的热处理条件对聚乙烯（PE）薄膜材料电树的起始电压的影响,电树的起始电压很大程度上取决于半结晶高分子材料的变形结构。对低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯三种薄膜试样进行了测量。结果表明,重结晶处理后,试样的结晶度以及球晶以部晶层厚度明显提高,但是试样中球晶的尺寸却基本没有变化,同时还发现,经过重结晶后,电树的起始电压升高了,试验结果还表明,电树的起始电压是随着晶层厚度的增加而增加的。     

频率对聚乙烯电树起始的影响特性研究

为研究电压频率对聚乙烯电树起始特性的影响,用冰水淬火冷却高密度聚乙烯试验50Hz～90kHz交流电压下的电树起始特性。试验发现电树起始电压值在50Hz～1kHz间变化不大,>5kHz时电树起始电压为先增后减;在试验频率范围内共存在7种电树形态,电树形态种类随频率提高而增多,每种电树形态对材料的绝缘破坏程度不尽相同,7种电树形态的起始电压存在较大差异。最后对高频电压对电子加速过程的影响及高频所引起的材料疲劳效应加剧的试验结果展开了讨论。     

频率对高密度聚乙烯电树老化特性的影响

为了解频率对高密度聚乙烯电树老化特性的影响,在50Hz~90kHz较宽频率范围的交流电压作用下,研究了冰水淬火高密度聚乙烯(HDPE)薄膜的电树老化特性。结果表明,频率对电树起始形态具有重要的影响,随着电压频率的升高,树枝型电树的起始几率逐渐降低,丛状型电树的起始几率逐渐升高,电树逐渐由树枝型起始为主向丛状型起始为主转变,树干型和直击型为高频下所特有的电树起始形态。随着电树的生长,电树形态存在转换的可能,低频下,起始占主导的树枝型电树向丛状和树干型转变;高频下,起始占主导的丛状型电树则极易转变为树干和击穿型,导致绝缘的破坏。电树的发展可分为起始、滞长、生长和击穿期4个阶段。频率的提高加快了电树的发展速度且减少了电树的发展阶段,使发生击穿的几率大为增加。     

高频下电树老化引起的高密度聚乙烯击穿现象

为了分析高频下电树老化引起的高密度聚乙烯击穿现象,实验研究了冰水淬火高密度聚乙烯(HDPE)薄膜在频率50 Hz~90 kHz范围内的交流电压作用下电树老化引起的破坏现象及电树生长过程中的电树形态特性的变化。观测高频下树老化引起击穿过程中电弧运动发现:不同频率下HDPE薄膜中电树生长过程中存在树枝、树干、丛状和击穿型4种基本电树形态;在高频下不同电树形态存在形态转换的关系,且随着频率和电压的升高,相同条件下电树老化引起的击穿破坏概率大大增加。试验结果表明,在较高频率下树的形态易向击穿型发展。最后从高频电压对材料极化过程的影响及高频所引起的材料疲劳效应、热效应加剧角度出发,对在高频下电树老化易于引发击穿的特性展开了深入的讨论,解释了高频或中频电气设备易发生绝缘老化破坏的现象。     

热处理对聚乙烯材料中电树发展的影响

电树与半结晶材料的形态结构有着密切的关系。在本文中,首先通过两种不同的热处理方式：（1）自然冷却,（2）急冷对高密度聚乙烯和低密度聚乙烯薄膜进行处理,然后,在不同的实验条件下测量电树的发展速度和长度。通过试验,我们发现尽管高密度聚乙烯比低密度聚乙烯有更高的结晶度和更大的球晶尺寸,并在电树起始阶段表现出高阻性,但电树在前者中的发展比在后者中容易。据此,我们推测,材料的形态结构对于电树的发生和电树的发展有着不同的影响。     

LDPE中介入聚合物阻挡层后其交流电场下的电树特性分析

为了研究低密度聚乙烯(LDPE)的电树老化特性,观察电树在LDPE中的生长情况,以及在频率50Hz交流电压作用下电树老化引起的破坏现象和电树生长过程中的形态变化,采用在LDPE样品的两电极之间介入阻挡层,且阻挡层分别选用不同材质的聚合物薄膜。对介入了聚合物阻挡层的LDPE与纯LDPE样品电树的生长形态及电树的生长方向进行比对,观察阻挡层对电树的影响情况,并探讨了不同阻挡层对电树阻挡作用的差异。结果表明,当在针-板电极中放入阻挡层时,可以减缓电树的生长,对于增加其击穿时间有一定的研究价值;对击穿时间的影响取决于阻挡层材料本身的性质和结构特点以及空间电荷的作用。     

硅橡胶热老化特性及其对电缆附件运行可靠性的影响

电力电缆大力发展,使得新型硅橡胶绝缘材料由于其优良的机电热性能得以广泛应用在超高压电缆附件绝缘领域,但是绝缘故障时有发生,成为电缆输电线路的薄弱环节.本文提出材料老化特性是影响超高压电力电缆附件运行可靠性的重要因素,对硅橡胶材料电树老化性能进行了深入研究,研究温度对电树起始电压、形态的影响规律和电树随着时间的发展规律.研究显示硅橡胶电树起始电压随温度的升高明显下降,电树形态从树枝状、松枝状向丛状树枝过渡,表明硅橡胶绝缘材料在电缆运行温度范围内存在明显的热破坏特性,对硅橡胶电缆附件绝缘可靠性造成不利的影响,而较高温度的丛状电树的滞长特性则将成为电缆附件的长期性故障隐患.在特性研究的基础上,对比分析了温度对硅橡胶和聚乙烯电树老化性能的差异,认为当前硅橡胶电缆附件故障频发的主要原因之一是对硅橡胶老化特性缺乏了解,造成现有的常规结构设计上冗余不足.     

蒙脱土改性聚乙烯复合材料的高场介电性能研究

利用熔融插层法制备了聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料,研究蒙脱土对聚乙烯介电性能的影响。研究分析了纯聚乙烯和不同的聚乙烯/蒙脱土复合材料的树枝化性能,通过直流预电应力电树引发试验,探讨了空间电荷的极性效应对不同材料树枝化性能的影响。试验结果表明:与纯聚乙烯和其他复合材料相比,加入相容剂的聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的电树潜伏期更长,电树生长速度更慢,而且显示出与LDPE不同的极性效应。不同材料的热激电流(TSC)试验结果显示:聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的松弛时间分布展宽,峰值增高,说明在纳米复合材料中引入了更多的陷阱能级,这些陷阱调制了载流子浓度和迁移率,从而抑制了树枝的起始与生长。     

脉宽调制电压对环氧树脂电树引发及生长特性影响研究

工作在脉宽调制电压下的电力电子器件承受高频脉冲电应力,其绝缘封装可靠性已成为制约电力电子器件向高频、高功率密度发展的重要因素。作为绝缘封装的重要材料,环氧树脂在脉宽调制电压下的绝缘性能值得关注。对此,在峰峰值12 k V的脉宽调制电压下,试验研究了脉冲上升时间、载波频率和热效应对环氧树脂电树引发和生长特性的影响规律。在温度20℃、上升时间70～150ns、载波频率0.5～2 k Hz条件下的大量电树引发和生长特性表明:一定电压幅值下环氧树脂电树引发概率受电压上升时间影响显著,上升时间越短,电树引发概率越高;上升时间减小可能引起电极注入载流子能量增加,从而提高了电树引发概率。电树引发后生长特性主要受载波频率影响,载波频率增大,单位时间内载流子复合次数可能增加,从而加速了电树生长。研究同时发现:上升时间对电树形态影响显著,较小上升时间下电树呈丛林状,随着上升时间增大逐渐演化为树枝状。在上升时间110 ns、载波频率1 k Hz、温度20～50℃的结果表明:温度升高既会增加单位时间内载流子入陷或复合释放的能量;也会降低聚合物局部链段松弛性,致使材料破坏应力阈值下降,从而影响电树引发、生长和形态。与相同频率和峰峰值的正弦电压相比,脉宽调制电压下电树引发概率和生长速度明显增大。表明相较于传统正弦电压,高频脉宽调制电压更易引发、促进绝缘电树老化,必须根据脉宽调制频率、上升时间和热效应加强绝缘或优化绝缘设计,以提升电力电子系统绝缘可靠性。     

交流叠加冲击电压下XLPE绝缘中电树起始特性

ＸＬＰＥ绝缘在交流叠加冲击电压作用下电树起始特性的试验研究表明,电树的冲击起始场强不仅与预加的交流电压的大小有关,还与冲击电压与交流电压的相对极性有关,并有明显的累积效应,起晕也有明显的时延现象。