金属化膜电容器可靠性研究进展

中国现代化工业的迅猛发展,对相关电力设备(如电容器等)的性能和稳定性、可靠性提出了更高的要求。干式金属化膜电容器是一种安全性与稳定性较好的电容器,近来研究较为广泛,特别是针对其运行可靠性的研究成为热点问题。本文综述了多年来金属化膜电容器可靠性方面的研究工作,涉及材料老化、金属化膜自愈等方面,针对金属化膜的自愈机理及应用、材料老化的机理及寿命评估模型等关键问题进行了深入的探讨,为电容器的可靠性优化设计提供理论依据,为相关工程技术人员提供运维参考。     

反铁电材料中负电卡效应的研究进展

电卡效应是指电介质材料中由于施加或去除电场导致的材料温度变化的现象, 包括正电卡效应和负电卡效应两种类型。电卡效应作为一种高效率、无噪音、环境友好的制冷效应, 在固态制冷特别是集成电路制冷领域显示出广阔的应用前景, 在过去的几十年中吸引了科研人员广泛的研究兴趣。研究表明, 通过结合正负电卡效应, 可以显著提高电卡效应的制冷能力。与正电卡效应不同, 负电卡效应因其独特的物理起源, 调控手段极为有限。本文以负电卡效应为中心, 重点介绍反铁电材料中负电卡效应的最新研究进展, 具体内容包括以下四个部分: 首先, 从电卡效应的研究历史出发, 介绍了电卡效应的制冷原理, 介绍了一个典型的能将正、负电卡效应结合的双制冷循环; 其次, 介绍了基于Maxwell关系的负电卡效应间接测试方法, 以及几种负电卡效应直接测试方法, 并讨论了不同方法的适用条件和优缺点; 再次, 以典型的负电卡效应材料——反铁电材料为例, 着重介绍了负电卡效应的物理起源, 综述了反铁电薄膜和反铁电块体材料中的负电卡效应, 并对其它铁电材料中的负电卡效应做了简要介绍; 最后, 对负电卡效应的研究进行了总结和展望。     

低交联度LLDPE用于XLPE绝缘的机械及直流电气性能

为了降低直流电缆绝缘的电导率并提升电导率及直流击穿场强的温度稳定性,同时改善绝缘的高温力学性能,讨论使用低交联度线性低密度聚乙烯（linear low density polyethylene,LLDPE）作为直流电缆绝缘。对比添加不同含量过氧化二异丙苯（dicumyl peroxide,DCP）的LLDPE和低密度聚乙烯（low density polyethylene,LDPE）,通过热延伸、动态热机械测试及拉伸试验分析其力学性能,并测试直流电导率和直流击穿场强。结果表明,在DCP含量为0.7wt.%至2.0wt.%范围内,交联LLDPE有较好的热延伸率及交联密度,由此结果,结合减少副产物的目的,选出DCP含量0.7wt.%的LLDPE作为传统交联聚乙烯（DCP含量2.0wt.%的LDPE）的对比及替代绝缘材料。DMA及拉伸试验验证了0.7wt.%DCP添加量的LLDPE比传统交联聚乙烯拥有更高的杨氏模量及断裂伸长率;电导率及直流击穿实验表明前者在30℃至90℃拥有更低的电导率及更好的电导率和直流击穿场强的温度稳定性。由于实际电缆中的交联副产物难以脱尽且分布不均,严重影响了电缆长期安全运行,可考虑将DCP含量0.7wt.%的低交联度LLDPE用作直流电缆绝缘材料,从而在满足高温机械性能的同时降低直流电导率并增强电导率的温度稳定性。     

±320kV直流电缆交联聚乙烯/三元乙丙橡胶附件击穿特性

高压直流电缆接头与终端为电缆系统故障的多发点,其击穿强度为直流输电系统安全稳定运行的重要基础。文中以±320 kV高压直流海底电缆中交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)/三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)附件为研究对象。首先,研究电缆及附件负荷循环耐压试验,发现附件界面为击穿薄弱环节;其次,研究绝缘材料电导率随温度变化特性对电场分布的影响规律,通过有限元仿真模拟电缆空载和满载运行时附件的温度分布与电场分布,发现最大电场出现在电缆绝缘靠近附件应力锥一侧,为29.5 kV/mm,低于附件材料的击穿场强;最后,研究界面在直流电场下空间电荷特性对电场分布规律的影响,通过电声脉冲法测试复合叠层片状样品介质界面的空间电荷及其电场分布,发现场强畸变率约为100%~200%。同材料本征绝缘匹配相比,界面空间电荷积聚对附件内部电场造成的畸变程度更严重,在后续附件提升中应更注重开发抑制空间电荷的绝缘材料。