温度梯度下电缆绝缘中空间电荷特性的研究现状

系统介绍了国内外温度梯度场下用PEA空间电荷测量方法及温度梯度效应对绝缘内空间电荷的影响,提出了温度梯度场下PEA法测量空间电荷的发展趋势。     

环氧/纸复合材料击穿特性及空间电荷的研究

研究对比了纯环氧树脂和环氧/纸复合材料的击穿及空间电荷特性,深入探讨加入绝缘纸对环氧树脂空间电荷的影响及其破坏机理。研究发现,在交流电场下,环氧/纸复合材料的击穿电压比纯环氧树脂低;而在直流电场下,环氧/纸复合材料的击穿电压比纯环氧树脂高。这是因为在环氧树脂中加入纸会在环氧树脂和纸的界面处产生异极性的空间电荷,在低电场下,环氧/纸复合材料的电场畸变较高,但在高电场下,它可以使电场畸变降低。     

纳米MgO/环氧复合电介质的空间电荷特性研究

环氧复合材料在高温高场等复杂的工况下易积聚空间电荷,造成局部场强畸变,严重时将引发局部放电乃至绝缘击穿。通过纳米MgO颗粒与环氧树脂（EP）混合制备不同掺杂率的纳米MgO/EP复合电介质,采用差示扫描量热分析（DSC）测试环氧复合电介质的玻璃化转变温度;采用热刺激去极化电流法（TSDC）拟合计算环氧复合电介质的陷阱特性;采用电声脉冲法（PEA）测试环氧复合电介质的空间电荷特性。结果表明：纳米MgO颗粒的添加可以提高环氧树脂的玻璃化转变温度,抑制环氧树脂内空间电荷积聚。随着纳米MgO掺杂率的增加,纳米MgO/EP复合电介质的玻璃化转变温度先上升后下降,深陷阱能级和密度均先增大后减小;空间电荷密度先下降后上升,电场畸变的变化趋势与空间电荷的变化趋势相似。当纳米MgO掺杂率为3%时,纳米MgO/EP复合电介质的玻璃化温度达到最大值,抑制空间电荷积聚和场强畸变的能力最好。     

基于脉冲电声法的同轴塑料电缆空间电荷测量技术的研究进展

空间电荷现象严重制约着高压直流塑料电缆的发展。目前,脉冲电声法（pulse electric acoustic,PEA）是国际上常用的测量固体电介质中空间电荷分布的非破坏性的方法之一。首先从高压脉冲的注入方式出发,简述了几种基于PEA法的同轴塑料电缆空间电荷测量技术;同时,提出了一种基于高压脉冲从测量电极注入电缆试样的改进测量装置,在该装置中通过蓄电池、环氧底座以及光电转换器等将采集数据的示波器进行对地隔离,从而提高了测量系统测量信号的频带宽度;然后,介绍了同轴塑料电缆空间电荷波形的恢复方法;最后,概述了空间电荷测量技术在评估电力电缆老化程度中的应用和未来在线测量空间电荷的可行性及发展方向。     

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.     

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。     

水分和温度联合作用时油浸绝缘纸空间电荷特性

油纸绝缘介质内部积聚的空间电荷与其绝缘性能密切相关,它可以导致介质内部电场分布的畸变,对局部电场起到削弱或加强的作用,若电场畸变严重,将引起绝缘材料的击穿和老化,直接影响绝缘系统的可靠性和安全性。水分和温度被认为是危害油纸绝缘介电强度和绝缘寿命的最主要因素,为了解它的特性,采用电声脉冲(PEA)法研究了油纸绝缘介质在温度和水分联合作用下空间电荷的注入、迁移、积聚和消散特性,进一步分析了水分和温度联合作用对油浸绝缘纸直流击穿和电荷积聚行为的影响。结果表明:油浸绝缘纸的水分含量和温度越高,其内部正负电荷的注入和迁移就越显著,而且油浸绝缘纸内部积聚的空间电荷在撤去外加场强后消散得也越快;对于未被外加场强击穿的油浸绝缘纸,其内部慢速运动电荷的量随着水分含量和温度的升高而减少;而对于被外加场强击穿的油浸绝缘纸,在击穿前其内部仅积聚极少量的负电荷。     

油纸绝缘介质的空间电荷积聚与消散特性

油纸材料的绝缘问题在换流变压器、直流套管、直流电缆等高压大型直流设备大量应用的情况下显得十分突出。为探讨高压直流设备绝缘的最主要问题—空间电荷效应,应用电声脉冲法(PEA)对油纸绝缘材料的空间电荷特性进行了研究。有关外加场强对油纸材料中空间电荷积聚情况的影响和在较高场强下油纸材料的击穿破坏与空间电荷关系的研究结果表明:①低场强下油纸材料中空间电荷以电离产生为主;而在较高场强下,先后在阴极和阳极产生了同极性载流子注入。②相对于聚乙烯而言,由于油纸材料的电导率较大,材料内的空间电荷在外加电场撤去后很快消散。③空间电荷的注入和运动会导致油纸材料的劣化和破坏。油纸材料中的空间电荷快速消散现象有利于直流设备在极性反转条件下的运行,为阐释油纸绝缘良好的长期性能提供了有重要意义的试验依据。     

温度梯度效应对油纸绝缘材料空间电荷分布特性的影响

针对换流变压器及直流套管中油纸绝缘系统存在的内外温度不同的温度梯度效应对油纸绝缘中空间电荷分布的影响,利用电声脉冲法(PEA)研究了不同温度差下(△θ=0～40c),在场强分别为10～40 kV/mm时单层油纸中空间电荷特性及场强分布.实验结果表明:在各个电压及温度梯度下异极性电荷始终存在,这表明油纸绝缘中的杂质电离在...     

温度对环氧树脂空间电荷特性影响的研究

用电声脉冲法(PEA)测量了纯环氧试样不同温度下玻璃化温度转变前后的空间电荷分布,并分析了不同电场下环氧材料中异极性电荷形成的原因。实验发现不同温度下的空间电荷分布具有明显的差异;水分等挥发性杂质对环氧材料中的空间电荷形成具有较大影响。     

氧化铝/环氧树脂复合材料空间电荷特性与高温高湿环境下交流电场老化

通过添加微、纳米氧化铝颗粒,制备了氧化铝/环氧树脂复合材料。研究了不同粒径、不同含量氧化铝颗粒对复合材料空间电荷的影响;同时对试样进行高温高湿环境下交流电场老化,再次测量其空间电荷分布,比较分析氧化铝/环氧树脂复合材料在老化前后的电气特性。实验结果表明,微、纳米氧化铝的掺杂使复合材料在直流高压电场下聚集更多空间电荷,且随着氧化铝质量分数的增加而增加,而纳米复合材料积聚空间电荷的现象比微米复合材料更明显。通过比较空间电荷分布发现常温固化型环氧树脂材料在固化过程中,微米氧化铝颗粒在环氧树脂中会发生明显的沉降现象,从而形成含量差异明显的上、下氧化铝/环氧树脂复合材料。将复合材料在80℃、90%RH的环境和AC 20k V/mm电场强度下,连续老化16h,并测量其空间电荷分布,结果表明纳米氧化铝/环氧树脂复合材料相对于纯环氧树脂、微米氧化铝/环氧树脂复合材料具有更好的抗老化能力。     

玻璃化温度对环氧树脂空间电荷分布的影响

用电声脉冲法(PEA)测量了纯环氧试样在313K(玻璃化温度以下)及343K(玻璃化温度以上)时的空间电荷分布,并测量了两种温度不同电场强度下的空间电荷特性。实验发现两种温度下的空间电荷特性具有明显的差异。并对环氧树脂表面水分对空间电荷特性的影响进行了讨论。     

环氧树脂及其复合材料结构与性能的分子模拟研究进展

介绍了近年来分子模拟方法在环氧树脂的固化、玻璃化转变、湿热老化以及复合材料的界面等方面的应用,体现了分子模拟方法在分子水平上研究关联材料的微观结构与宏观性能的优越性,分子模拟方法是未来材料设计与开发的重要手段之一。     

固体电介质空间电荷研究进展

随着空间电荷测量技术在近30年的巨大进步,固体电介质空间电荷研究成为国际研究热点.本文论述了固体电介质空间电荷检测技术从有损发展到无损的过程,分析对比了目前应用较普遍的压力波法和电声脉冲法的原理及特点,介绍了国内空间电荷测量技术研究的发展特点.在此基础上,从预电压效应、形态效应、空间电荷包现象、空间电荷的动态测量等方面论述了空间电荷效应对电介质电气性能的综合影响,对利用空间电荷进行固体电介质陷阱深度等性能参数的研究进行了探讨,强调了空间电荷在电介质材料的开发和评估中的重要作用以及不同应用领域对空间电荷特性的不同要求.指出空间电荷测量技术的进步为固体电介质的研究提供了新的有力手段,但仍需更多的深入研究,以完善电介质理论和促进空间电荷的工程应用.     

碳纳米管、蒙脱土共掺杂环氧树脂复合材料介电性能研究

本文以双酚A型环氧树脂(EP)为基体,利用酸化处理的多壁碳纳米管(C-MWNTs)及有机化蒙脱土(O-MMT)共同对环氧树脂进行改性,并采用溶液共混法制备EP/C-MWNTs/O-MMT复合材料。用FT-IR及SEM对处理前后的碳纳米管及蒙脱土进行表征,并对所制备的复合材料介电性能进行测试,分析并探求碳纳米管掺杂量对EP/C-MWNTs/O-MMT复合材料介电性能的影响。测试结果表明,加入少量C-MWNTs及适量O-MMT的EP/CMWNTs/O-MMT复合材料的体积电阻率与未改性EP相比仅下降了1个数量级,同时其击穿场强稍有提高;纳米组分与环氧树脂基体形成的界面对偶极极化有一定的抑制作用,可降低改性后EP复合材料的介电常数,当O-MMT掺杂量为6.0wt%、C-MWNTs掺杂量为0.3 wt%时复合材料的介电常数可降至2.9,而复合材料的介电损耗并无明显变化。     

镍粉/环氧树脂复合材料的压敏性

探讨了镍粉/环氧树脂复合材料电阻率的测试方法,研究了不同镍粉掺量、不同柔韧性环氧树脂掺量的镍粉/环氧树脂复合材料在单轴压缩下的电阻率变化规律,并结合镍粉/环氧树脂复合材料的静态电阻率和压力下的体积变化讨论了其压敏性产生机理.研究结果表明:采用直流两端电极法与直流四端电极法所测得的镍粉/环氧树脂复合材料的电阻值较为一致,...     

玻璃纤维-碳纳米管共掺杂环氧树脂复合材料绝缘性能的研究

为研究玻璃纤维、碳纳米管共掺杂环氧树脂复合材料的绝缘性能,制备了纤维不同掺杂量和排布方式时的玻璃纤维-碳纳米管环氧树脂复合材料,并分别测试了其介电常数、介质损耗因数及交流短时击穿电压,研究了掺杂工艺参数对复合材料绝缘性能的影响。研究发现,玻璃纤维掺杂量在15~20wt%、纤维束间距在1.0~1.2mm时,复合材料介电常数和介质损耗因数均达到最小值,分别为3.63和0.0303;而其交流短时击穿电压在40wt%掺杂量、1.5mm纤维束间距时,达到最大值39.6k V。与单向排布方式相比,正方形网格排布的复合材料击穿电压更高。研究表明,玻璃纤维的引入改善了碳纳米管-环氧树脂复合材料的绝缘性能,玻璃纤维、碳纳米管与环氧树脂之间的界面效应在复合树脂绝缘性能的改善中发挥主要作用。     

伽玛线辐射对环氧树脂表面电荷消散特性的影响

应用在核电站、宇宙航天器等辐射环境中的环氧树脂绝缘材料因表面电荷积聚而易于引发沿面放电事故,研究高能辐射对材料表面电荷动态特性的影响对保障电气设备的绝缘安全具有重要意义。为此,选取厚1.5mm的环氧树脂薄板为试样,采用60 Co伽玛射线源以10kGy/h的辐射率辐射试样,总辐射量为100和1 000kGy。通过直流电晕向试样表面注入电荷,采用静电电位计测量不同时刻的表面电荷分布,分析伽玛线辐射对电荷消散特性的影响。结果表明:表面电荷呈双指数规律消散;随着总辐射量从0增大至1 000kGy,表面电荷的消散速度加快。伽玛线辐射引发的化学反应使试样表层的羰基和羟基数量增加,表面陷阱能级变浅,因而提高了电荷的消散速度。     

环氧树脂增韧研究进展

增韧环氧树脂是环氧树脂领域的研究热点，本文就环氧树脂增韧研究进行了概述，介绍了近年来环氧树脂增韧方法及相应的增专心机理研究进展，力求为环氧树脂在增韧领域的进一步研究提供新的思路和方法，以进一步扩展环氧树脂的应用领域。