基于双极性载流子输运模型的高压直流电缆附件绝缘EPDM/LDPE界面电荷的数值模拟

高压直流塑料电缆是直流输电系统的关键装备,作为其重要连接环节的直流电缆附件由于介质的不连续性,容易产生界面电荷积聚,威胁电缆输电系统安全。为此,通过设置界面特性相关的表面态、界面势垒和载流子迁移率等参数,利用双极性载流子输运模型仿真研究了不同界面条件下空间电荷在乙丙橡胶(EPDM)/低密度聚乙烯(LDPE)双层介质中的注入和输运特性,并分析了界面电荷累积对复合绝缘系统电场分布的影响。仿真与实验结果证明材料表层的深陷阱能级、较高的界面势垒以及两种介质间较大的载流子迁移率差异均能造成界面电荷密度的增大,同时界面电荷积累也使电场分布畸变更加严重。因此可以从改善材料表面态分布,降低界面势垒和提高载流子迁移率匹配程度等方法出发,以解决高压直流电缆附件绝缘界面电荷积累问题。     

交流与脉冲电压联合作用下环氧树脂表面电荷的动态特性

气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子通常采用环氧树脂浇注而成,在交流和脉冲电压的联合作用下,表面容易产生电荷积聚,进而引起沿面闪络。为了研究交流与脉冲电压联合作用下的环氧树脂表面电荷动态特性,使用针-板电极系统向环氧树脂试样表面注入电荷,然后使用静电电位计测量其表面电位衰减过程。在相同交流电压下,研究叠加不同脉冲幅值、脉冲极性以及脉冲个数对表面电荷动态特性的影响。研究表明,交流电压与负脉冲电压前后叠加作用时,试样的初始表面电位绝对值随着脉冲幅值的增加先减小后增大;交流电压与正脉冲电压前后叠加作用时,试样的初始表面电位随着脉冲幅值的增加由负值变为正值;此外,脉冲个数对初始表面电位和表面电荷的消散速率也会产生很大的影响。     

环氧树脂/富勒烯纳米复合材料空间电荷注入特性

高温与强电场作用下环氧树脂绝缘空间电荷注入诱发电场畸变,加剧绝缘劣化甚至引起击穿放电故障,严重威胁电力、电子设备安全稳定运行。纳米掺杂在提升环氧树脂复合材料介电性能方面表现优异,但高温与强电场下纳米复合材料的空间电荷注入抑制效果及机理仍有待进一步证实与分析。该文制备了不同含量富勒烯(C₆₀)掺杂的环氧树脂纳米复合材料,采用改进的电声脉冲法研究其在高温(80℃、150℃)和强电场(100、150k V/mm)条件下空间电荷注入与积聚特性。结果表明,C₆₀的引入对高温、强电场下环氧树脂绝缘电荷注入和积累有明显的抑制作用。基于密度泛函理论计算分析环氧树脂和富勒烯的分子轨道能级和3D电势分布规律,发现C₆₀量子点能够调控EP/C₆₀纳米复合材料电荷输运行为,抑制载流子的注入,减少空间电荷的积累。上述试验和仿真结果证明,掺杂C₆₀可以有效改善环氧树脂绝缘高温和强电场下空间电荷注入特性。     

污秽溶液对生物可降解聚乙烯绝缘破坏的影响

采用生物可降解聚乙烯薄膜为试样,考察了污秽程度对绝缘破坏的影响,通过单筒连续变倍视频显微镜对破坏痕取像,利用图像模式识别计算破坏面积与盒子维数,同时与高密度聚乙烯的绝缘破坏特性进行对比,结果表明:生物可降解聚乙烯的击穿电压随污秽程度的加剧而降低,但高于高密度聚乙烯的击穿电压;破坏面积与盒子维数随污秽程度的加剧而减小,但低于高密度聚乙烯的破坏面积与盒子维数.     

弹性体含量对交流电压下聚丙烯/硅橡胶界面击穿过程的影响

为改善可回收电缆主绝缘材料聚丙烯的韧性,分别采用辛烯乙烯弹性体(POE)和丙烯基弹性体(PBE)对其进行改性处理。模拟电缆中间接头的电场分布形式,研究了弹性体含量对等规聚丙烯/硅橡胶(i PP/Si R)界面击穿过程的影响。结果表明,加入2种弹性体均能使i PP/Si R界面的击穿时间有较大的延长,但弹性体质量分数达到35%以后击穿时间开始缩短。(i PP+POE)/Si R界面放电起始阶段的时间比(i PP+PBE)/Si R长,而(i PP+POE)/Si R界面的放电发展时间比(i PP+PBE)/Si R短。分析认为,随着弹性体的加入,i PP弹性模量降低,使得界面气孔的尺寸减小,击穿时间延长。此外,2种弹性体与i PP相容性不同导致的微观结构和陷阱分布差异是影响界面击穿过程不同的主要因素。     

输电管道中环氧树脂绝缘子氟化改性研究现状

气体绝缘金属封闭输电线路在长期运行过程中,其环氧树脂绝缘子表面电荷积聚导致气固界面电场畸变,严重威胁系统安全稳定运行。表面氟化处理是聚合物绝缘材料表层分子调控的重要手段之一,以其工艺简单、技术成熟和成本低廉等优势为绝缘子表面改性提供了可行的思路。为此主要基于国内外研究成果,从调控介电参数、抑制表面电荷以及提升闪络电压3个方面,分析表面氟化改性的作用机理,综述了氟化处理用于环氧树脂绝缘子表面改性的研究进展,多篇文献结果显示环氧树脂复合材料经过氟化处理后电气性能得到明显提升。最后,提出了研究中存在的问题及氟化技术的应用前景。     

介质阻挡放电产生低温等离子体除去NO_x的实验研究

低温等离子体技术对氮氧化物(NOx)及多种污染物实现同步净化已成为尾气净化方面的研究热点。为此,针对国内外大多数研究采用模拟气体放电的现状,以实际柴油机尾气中NOx为研究对象,采用介质阻挡放电技术,实验研究了电压幅值、电源频率、高压电极直径、反应器体积、放电间隙对NOx去除的影响。实验结果证明,采用该研究所建立的低温等离子体处理装置,柴油机尾气中的NOx的除去率随着电压幅值及其频率的增加先升高后降低,即出现一个最大值,随电压幅值的增加其能耗增加;NOx除去率随放电间隙的减小和高压电极直径的增加而升高,随着反应器体积增加而增加。该研究成果对低温等离子处理NOx装置的车载化应用有一定的指导意义。