极性分子添加物对聚乙烯中空间电荷积累的影响

本文利用电声脉冲法研究了 4种极性分子添加物对聚乙烯中空间电荷形成的影响。试验结果表明 ,乙烯 -丙烯酸共聚物 (EAA)和 Ba Ti O3对聚乙烯中空间电荷的形成有较明显的抑制作用。最后用添加物分子的基团偶极矩数据对抑制聚乙烯中空间电荷效应做出了一定的解释     

聚合物电介质中空间电荷陷阱深度的模拟计算

利用分子动力学(MD)与密度泛函理论(DFT),建立聚合物电介质中空间电荷陷阱深度的计算模型,得出了聚乙烯分子的化学结构缺陷和过氧化二异丙苯(DCP)、α-甲基苯乙烯等杂质分子的空间电荷陷阱深度,并结合聚乙烯空间电荷陷阱能级的变化,分析了聚合物分子缺陷处空间电荷陷阱特性。模拟结果表明聚合物中苯环、羰基、醛基和共轭双键等化学键及键和链的作用是空间电荷陷阱存在的重要原因。其结果同现有的文献符合得比较好。     

聚乙烯表面形貌对其空间电荷特性的影响

随着空间电荷测量技术在最近三十年的巨大进步,固体电介质空间电荷研究成为研究热点.聚乙烯的热压冷却条件会显著影响聚乙烯的形态结构.而聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料而形成不同的附生结晶层,从而具有不同的表面形貌.此附生层的形态对空间电荷特性有很大的影响.通过研究聚乙烯不同表面形貌的形成过程及其显微特征,并结合微观形态对不同表面形貌的聚乙烯进行了空间电荷测量分析,发现不同表面形貌的聚乙烯试样具有不同的空间电荷积聚特性.     

外电场对硅烷交联聚乙烯电介质材料分子空间结构影响的分子模拟研究

为了从分子层面上揭示外电场作用下硅烷交联聚乙烯电缆材料内部分子结构特性的变化情况,采用计算量子化学模拟方法构建硅烷交联聚乙烯分子模型。沿聚乙烯主链方向施加不同大小的电场,分析硅烷交联聚乙烯分子的稳态总能量、偶极矩、分子极化率、电荷分布、能隙和红外光谱变化规律。结果表明:随着电场强度的增大,硅烷交联聚乙烯分子结构发生明显变化。当电场强度达到一定值后,分子稳定结构遭到破坏进而出现断键现象。硅烷交联聚乙烯分子在强电场作用下,主链两端的C-C键和C-H键最先断裂形成自由基。分子内部电荷在电场作用下发生转移,使得聚乙烯链端部C、H原子带电量最大且不断增加,最终导致断键后的C、H自由基带有较高电荷量。这些游离的自由基会形成空间电荷,外电场越大,空间电荷量越大。这些电介质内部微观特性的变化对研究交联聚乙烯电缆的电树枝老化机理具有重要意义。     

交联聚乙烯电缆中空间电荷的研究现状

在电力系统中,交联聚乙烯绝缘因其优良的介电和耐热性能已被广泛应用于高压和超高压塑料绝缘电力电缆中。但在直流电场作用下,绝缘中容易形成空间电荷,空间电荷会使电场分布发生畸变,加速了绝缘老化,降低电缆使用寿命。总结了空间电荷在聚合物特别是聚乙烯电缆绝缘材料老化中的研究现状,概述了近20 a国内外在聚乙烯材料中抑制同极性和异极性空间电荷产生的方法,最后从工程实际应用出发,简要介绍了从空间电荷角度诊断交联聚乙烯电缆中电介质老化的方法及现状。     

纳米氧化锌/聚乙烯复合材料中空间电荷及体积电阻率的研究

以溶融共混法制备了纳米氧化锌(ZnO)/低密度聚乙烯(LDPE)的复合材料,采用电声脉冲法和高阻计法分别测量了不同纳米ZnO含量试样中的空间电荷分布和体积电阻率。实验发现,试样中的空间电荷分布明显不同于纯聚乙烯。当试样中纳米ZnO含量为0.5%时,短路过程中空间电荷衰减很快;当纳米ZnO含量进一步提高时短路过程中空间电荷衰减比纯聚乙烯的缓慢。同时发现加入纳米ZnO后复合材料的体积电阻率上升。讨论了纳米ZnO对试样中空间电荷形成和导电机理的影响。     

钛酸钡对聚乙烯试样中空间电荷的影响

在高场强下用电声脉冲法(PEA)测量经BaTiO3表面处理后的聚乙烯试样中空间电荷的分布，比较纯聚乙烯试样与经BaTiO3表面处理后的聚乙烯试样中的空间电荷分布，试验结果表明，用BaTiO3表面处理的聚乙烯可以有效的抑制电荷的注入和空间电荷的形成。     

表面氟化聚乙烯中的空间电荷分析

根据在高场强下聚合物中的空间电荷主要来源于电荷的注入，而电荷的注入决定于聚合物的界面特性，用氟气表面处理聚乙烯试样改变表面层化学结构，来研究表面层的极性对空间电荷形成和注入的影响。测量了在不同场强下加压一定时间后短路条件下聚乙烯和表面氟化聚乙烯中空间电荷的分布情况，发现表面氟化聚乙烯的电荷注入的起始场强比聚乙烯试样的低，而且在相同场强下界面和介质中的空间电荷比聚乙烯多，在80kV／mm的高场强下表面氟化聚乙烯产生了空穴的注入，并通过测量材料的红外谱图对以上现象给出了微观的物理解释。     

聚乙烯微观形态及表面形貌对其空间电荷包特性的影响

聚乙烯的热压冷却条件会显著影响聚乙烯的微观形态,而聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料而可能形成附生结晶层,从而具有不同的表面形貌,为探讨它们对空间电荷特性的影响,使用不同的基底材料制备了不同表面形貌的聚乙烯试样,研究了聚乙烯不同表面形貌的形成过程及其显微特征。利用不同的降温速率得到了两种表面形貌下不同微观形态的试样,结合微观形态对不同表面形貌的聚乙烯进行了空间电荷测量分析,在高场强下进行了其空间电荷包特性的研究,发现微观形态和表面形貌对聚乙烯的空间电荷包的极性、运动特性等都具有重要的影响。     

新型抗水树电缆料的空间电荷和吸水特性的关系

研究了聚乙烯及其改性聚乙烯在不同实验条件下的吸水特性。测定了在交、直流电场下吸水后实验样品的空间电荷分布。结果发现 ,尽管适量的EAA加入使聚乙烯的吸水率增加 ,但却可以间接地抑制聚乙烯中空间电荷的形成。解释了在两种不同极性的直流电场实验时吸水率差异的原因 ,可以对实验结果给出合理的解释     

表面氟化聚乙烯的驻极体性能研究

用氟气表面处理聚乙烯改变表面层化学结构的方法研究表面层的极性对空间电荷形成和注入的影响。结果表明在相同场强下界面和介质中的空间电荷比聚乙烯多,并在80kV／mm的高场强下表面氟化聚乙烯产生了空穴的注入。     

氧化硅掺杂对聚乙烯复合材料空间电荷分布的影响

用双溶液共混的方法制备了相同浓度的纳米SiOx/LDPE和微米SiO2/LDPE聚合物复合材料,利用傅立叶红外光谱对复合材料的分子间作用进行了测量。结果表明：聚乙烯分子链没有改变微米SiO2的谱峰,但对于纳米SiOx粒子,聚乙烯分子链使纳米SiOx的特征峰变宽、波数变小。采用PEA电声脉冲法对复合材料的空间电荷分布进行了测量,并对测试数据进行了分析。结果表明：纳米SiOx粒子的添加,使复合材料陷阱的能级变高,纳米SiOx/LDPE复合材料以异极性空间电荷为主,而微米SiO2/LDPE复合材料以同极性空间电荷为主。     

基于第一性原理的表面氟化聚乙烯界面势垒特性研究

为了从分子层面解释表面氟化聚乙烯相比于聚乙烯空间电荷更少的原因,采用第一性原理对构建的表面氟化聚乙烯模型进行计算。探讨了分子模型的静电势能分布、范德华表面局部电子亲和能、态密度和核-壳模型的轨道分布及平面平均静电势能,从微观角度对聚乙烯表面氟化界面的电子结构进行了分析研究。结果表明:聚乙烯的最低未占轨道(LUMO)具有链间特性,而氟化层具有链中特性。随着轨道序号的上升,轨道分布在二者界面呈现出从氟化层的链上转移至聚乙烯链间的过渡特征。聚乙烯本体具有负的电子亲和能,而氟化层具有正的电子亲和能,聚乙烯和氟化层结构界面处会形成电子势垒,起到抑制电子注入的作用。     

自由基清除剂对电老化聚乙烯中空间电荷的影响

向低密度聚乙烯中添加自由基清除剂能够有效地抑制电老化,因而改变了电老化过程中聚乙烯的空间电荷的分布。在直流预压和短路过程中,空间电荷量随老化时间呈线性增长。结合自由基清除剂在其它老化形式中的化学反应机理,详细讨论了自由基清除剂对聚乙烯电老化的抑制以及老化过程中空间电荷分布的影响。     

温度对交联聚乙烯中的空间电荷积累以及迁移的影响

高温高场的运行环境会影响高压直流电缆绝缘层中杂质的解离、电荷的注入和迁移过程,为了研究温度和外施电场对交联聚乙烯空间电荷行为的影响,测量了最高温度为80℃,最高场强为90k V/mm的交联聚乙烯片状试样的空间电荷分布特性。研究表明:外施电场越强,电荷注入越多;温度越高,电荷的迁移率也越高,80℃时的迁移率比20℃的迁移率大一个数量级;20℃时出现了明显的空间电荷包现象,绝缘层中空间电荷积累较多,随着温度的升高空间电荷包现象消失,绝缘层中空间电荷积累减少。这说明温度对空间电荷迁移的促进作用比空间电荷注入和杂质解离的促进作用更强,使得高温下空间电荷包难以形成,且难以在绝缘层中积累过多的空间电荷。     

氯化聚乙烯共混对聚乙烯的空间电荷效应的影响

在直流电场作用下 ,用电声脉冲法测量了低密度聚乙烯 (LDPE)中空间电荷的分布 ,计算结果表明 ,异极性空间电荷严重畸变试样中的电场的分布。以少量氯化聚乙烯 (CPE)混入低密度聚乙烯中 ,大大降低了试样中的空间电荷 ,电场分布趋向均匀。在正负极性直流预压短路树枝试验中 ,分别提高试样短路树枝起始电压 2 6 8%和 36 3%。通过直流预压和电晕电荷注入后 ,短路过程中空间电荷分布的测量 ,提出氯化聚乙烯的作用机理在于降低了聚乙烯中陷阱的深度和密度。     

交流电压下基于空间电荷效应的XLPE电缆绝缘老化研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆以其优良的机械和电气性能广泛应用于现代电力系统。研究表明,在直流电压作用下绝缘中容易形成空间电荷,导致电场畸变,加速绝缘老化。国内外很少关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的研究。本文综述了交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘老化的影响及其作用机理,并介绍了交流电压下测量空间电荷分布的改进的电声脉冲法。结果表明,交流电压下,空间电荷分布特性影响XLPE电缆绝缘老化。     

低密度聚乙烯/乙丙橡胶双层介质的界面空间电荷特性EI北大核心CSCD

多层介质复合绝缘结构的物理界面往往比介质本体更容易积累空间电荷,进而发生绝缘劣化,因此被认为是绝缘当中的薄弱点。通过对低密度聚乙烯/乙丙橡胶双层介质的高场电导特性和空间电荷分布测试,分析了界面空间电荷的形成机制和影响因素。结果表明:低密度聚乙烯/乙丙橡胶双层介质的界面空间电荷由Maxwell-Wagner(M-W)极化引起的极化电荷和阴极注入的电子电荷共同组成。由于低密度聚乙烯和乙丙橡胶的电导率的电场依赖性不同,导致界面极化电荷的极性和电荷量均随外施电场的升高而变化;阴极注入的电子在外施电场的作用下向阳极迁移,通过界面进入乙丙橡胶中后被其表面的深陷阱捕获,形成负极性界面电荷的积累,导致实际的界面空间电荷特性偏离M-W极化模型的计算值。     

不同交联程度交联聚乙烯的空间电荷特征

为研究交联程度对聚乙烯空间电荷特征的影响,选用过氧化二异丙苯为交联剂并以低密度聚乙烯为基料,制备了交联程度不同的交联聚乙烯试样,分别对各试样进行了电荷注入阈值电场强度试验、加压时空间电荷累积试验和去压时空间电荷消散试验。然后以平均电荷密度为特征参量,分析了加压试验和消散试验中的空间电荷分布图谱,获得了交联程度对低密度聚乙烯空间电荷特征的影响。结果表明:交联向聚乙烯中引入了负电荷陷阱,并且增加了较深电荷陷阱的密度;交联能够显著提高聚乙烯的电荷注入阈值电场强度,其中氧化二异丙苯质量分数为3%样品的阈值电场强度最高;交联使得加压时电荷不易注入,而去压后当电场强度较低时电荷主要分布于电极附近,电场强度较高时电荷分布较深。     

交联工艺对交联聚乙烯中空间电荷的影响

空间电荷是描述介质微观缺陷（介质局域态密度或陷阱密度）的重要表征参数,空间电荷在有机材料中聚集会导致材料的老化和击穿性能下降.文章以交联聚乙烯为研究对象,用电声脉冲法（ PEA）测量了在不同电场强度和短路条件下交联聚乙烯试样中空间电荷的分布,分析了交联温度和交联时间对空间电荷的影响,并用红外光谱（ IR）分析了空间电荷对交联聚乙烯局部化学结构的影响.通过研究,认为从空间电荷角度来看,温度为 170℃、交联时间为 20分钟或以上时交联效果最佳,此时,试样中因添加剂等小分子所导致的杂质粒子减少到最小程度,减少了电荷陷阱,因此在直流电场下空间电荷积聚也最少.