不同改性聚丙烯电缆绝缘料热氧老化特性和选型

热塑性聚丙烯材料用于电力电缆绝缘时,生产过程中无需交联和脱气,工艺简单,能耗低,且具有优异的机械性能和电气性能。为此以不同改性聚丙烯材料和交联聚乙烯电缆绝缘材料为研究对象,通过差式扫描量热分析、力学拉伸性能试验、介电性能试验、击穿强度测试等方法,分析在不同热氧老化阶段的材料性能演变过程。结果发现,不同改性聚丙烯绝缘料的凝聚态结构略有差异,其中共聚改性聚丙烯中明显的相容性橡胶相结构,能够提供与传统交联聚乙烯的交联结构相似的材料性能。在热氧老化过程中,改性聚丙烯绝缘料的宏观特征与交联聚乙烯绝缘料的变化趋势相同,具备绝缘替代的能力。此外,改性聚丙烯材料橡胶相含量必须合理控制,以平衡材料的机械和老化性能。所得结果可以为聚丙烯绝缘电缆的推广应用和选型提供依据。     

不同交联方式对交联聚乙烯电缆结晶形态影响的研究

利用差视扫描量热分析方法研究了聚乙烯的过氧化物交联、硅烷交联、辐照交联方法对交联聚乙烯电缆绝缘的结晶形态的影响,发现聚乙烯交联的方法不一样,材料所经历的热历史差异很大,从而交联后聚乙烯的结晶形态差异也很大。交联聚乙烯的结晶过程和交联过程存在互相作用．因此在利用交联方法改性提高聚乙烯性能的同时,还要尽可能控制热过程,使材料聚集态结构处于合理的状态,才能使交联聚乙烯绝缘具有更优异的性能．     

电缆接头绝缘用硅橡胶热老化及超声特性

硅橡胶凭借其高弹性与优良的电气性能,广泛应用于预制式交联聚乙烯高压电缆接头的主绝缘中。但长时间的异常温升会加速材料的老化,导致其相关性能的下降,从而引发事故。为此设计并开展了预制式高压电缆接头绝缘用硅橡胶的加速热老化试验,对比分析了其热老化前后的微观结构、力学性能、电学性能与声学性能。结果表明:热老化后电缆接头硅橡胶绝缘残余的交联副产物挥发,侧链有机含量降低,主链间发生交联;随着老化温度与时间的增大,试样的断裂伸长率与拉伸强度逐渐下降,杨氏模量逐渐上升,导致柔顺性变差,材料逐渐硬化,弹性丧失;体积电阻率与相对介电常数略有上升,变化不明显,介电损耗因数随热老化的进行而降低;热老化后电缆接头绝缘用硅橡胶的超声声速显著增大,测试结果符合相关理论公式,与杨氏弹性模量的变化趋势良好对应,在评估电缆接头硅橡胶绝缘的热老化状态有广阔的应用前景。     

新型环保聚丙烯绝缘中压电力电缆的研究

电缆中常用的交联聚乙烯绝缘材料是热固性塑料,难以循环再利用,其交联和去应力时间、成本远高于热塑性材料。本工作研究的额定电压26/35kV环保型聚丙烯(PP)绝缘电力电缆,其生产工艺不同于普通交联聚乙烯绝缘电力电缆,通过选用热塑性改性新型环保PP作为中压电缆的绝缘材料,使用合理的生产工艺和产品结构设计,实现PP绝缘电力电缆的生产制造。该产品正常运行工作温度可达105℃,具有传输容量大、绿色环保、成本低等特点;其各项性能通过型式试验检测,而且可提高电缆的可靠运行。目前PP绝缘电力电缆在国内市场空白,该研究的应用和推广,对PP绝缘中压电力电缆的开发具有重要指导意义。     

XLPE及XLPE/MgO纳米复合材料的击穿强度与力学性能的比较研究

对比研究了氧化镁/交联聚乙烯电缆绝缘复合材料和传统的交联聚乙烯材料的击穿强度、力学性能、形态与分布、热稳定性和结晶度。结果表明,与传统交联聚乙烯相比,纳米复合材料的直流击穿强度、交流击穿强度、拉伸强度和初始分解温度分别提高了约20%、8%、7%和10%,介电常数和介质损耗因数基本不变,表明氧化镁纳米粒子的加入可提高电力电缆绝缘材料的击穿强度、力学性能和热稳定性。     

服役时间对110 kV交联聚乙烯电缆绝缘性能和超分子结构的影响

交联聚乙烯(XLPE)具有优异的电绝缘性能和力学性能,但XLPE电缆绝缘在长期服役过程中会发生老化,造成供电故障及服役寿命缩短。为研究服役时间对XLPE电缆绝缘性能的影响,本文研究了XLPE电缆绝缘性能和超分子结构随服役时间增加的变化规律,讨论了退役电缆再利用的可能性。结果表明:当服役时间增加到30年时,电缆绝缘的拉伸强度和断裂伸长率分别从23.7 MPa和929%下降到19.0 MPa和832%,但断裂伸长率仍高于国家标准规定,即大于新电缆绝缘的50%;新电缆绝缘的熔点高于服役后的电缆绝缘,服役后XLPE电缆绝缘的熔程变宽,结晶度先升高后下降;随着服役时间的增加,XLPE电缆绝缘的球晶尺寸增大,服役30年的电缆绝缘球晶平均尺寸约为41μm,是新电缆绝缘的4～5倍;经过30年服役,XLPE电缆绝缘的耐击穿性能仍然优异,室温交流击穿强度约为140 kV/mm。     

热老化对不同交联度硅橡胶电气性能的影响*

冷缩附件用硅橡胶绝缘的交联度决定了与交联聚乙烯电缆绝缘之间界面“抱紧力”的大小,从而影响附件的电气性能。为了研究热老化对不同交联度硅橡胶电气性能的影响,制备了不同交联度的硅橡胶试样,对热老化前后硅橡胶试样进行凝胶含量、红外光谱、电导 温度特性和击穿强度等测试分析。测试结果表明,硫化剂的用量决定了硅橡胶交联键的密度,适当提高硫化剂的含量,可增加硅橡胶的交联度;硅橡胶在热老化过程中,会发生侧链甲基基团的氧化,引起进一步的交联反应;硅橡胶较高的交联度,会使体积电导率减小、击穿强度提高且数据分散减小。     

35千伏干式交联聚乙烯电缆的制造和试验

<正> 国内外交联聚乙烯电缆概况交联聚乙烯电缆具有优异的电气性能、良好的热过载机械特性以及安装维修方便等优点。所以,从六十年代以来,已得到大量的应用。在1千伏以下的低压系统中,美国、法国几乎全部采用交联聚乙烯电缆。在6～35千伏中压系统中,美国、日本主要采用交联聚乙烯电缆,瑞典在20千伏以上主要采用交联聚乙烯电缆。交联电缆还有良好的运行安全性能。据美国长期试验和实际运行资料表明,如果交联电缆的最大工作场强在干燥场合使用时取4.1千伏/毫米、潮湿场合取2.5千     

辐照过程对交联乙烯-四氟乙烯绝缘线缆的影响

交联乙烯-四氟乙烯(X-ETFE)绝缘线缆具有质量轻、耐辐照、机械性能和电气性能俱佳的特点,随着我国航空航天技术的迅速发展,交联乙烯-四氟乙烯绝缘线缆因其优异的性能在航空航天、武器装备等领域也得到广泛应用.为了探究辐照过程与交联乙烯-四氟乙烯绝缘线缆性能之间的关系,将通过对不同的辐照剂量对于交联乙烯-四氟乙烯电缆的影响...     

等规和嵌段聚丙烯的结构和性能

聚丙烯(PP)不仅具有良好的电气性能和耐热性能,而且在寿命终止后可循环利用,有可能替代交联聚乙烯(XLPE)作为电缆绝缘材料。因而通过研究乙烯–丙烯嵌段共聚聚丙烯(EPC)和等规均聚聚丙烯(iPP)的微观结构、力学冲击强度和电学性能,探讨了EPC作为高压直流电缆绝缘材料的潜力。结果表明:iPP和EPC中只有α球晶,EPC中的α球晶较iPP中的小而密集,球晶之间没有明显的界面,球晶生长速度慢,但总结晶速度快。在不同温度下的非等温结晶过程中,EPC的结晶度低,熔点高。同时EPC中嵌段共聚的乙烯分子链片段形成橡胶态结构,显著提高了其抗冲击强度,低温脆化温度可达–57.3℃,远低于iPP的–5℃。EPC的常温体积电阻率和直流击穿场强低于iPP,但随温度升高其体积电阻率和击穿场强的稳定性高于iPP。在90℃,iPP和EPC的直流击穿场强分别下降了27%和21%,体积电阻率分别下降了128.8×10~(15)?·cm和52.5×10~(15)?·cm。在40 kV/mm下,iPP积聚的空间电荷密度约为EPC的3倍,因而EPC更适用于挤出型高压直流电缆绝缘料。EPC性能的改善均与其相态结构和微观晶体结构有关。     

乙烯共聚调控晶态结构对聚丙烯电缆绝缘料电气性能的影响

为了揭示乙烯共聚对聚丙烯电缆绝缘电气性能的影响机制，通过2阶段抗冲共聚工艺合成了3种不同乙烯-丙烯共聚物(ethylene-propylene copolymer,EPR)含量的抗冲共聚聚丙烯(impact polypropylene copolymer,IPC)，研究了其晶型、球晶形貌、相态分布、陷阱分布特性，以及机械、电气性能的变化。结果表明，通过共聚法引入15%的EPR时，结晶度相较等规聚丙烯下降约6.8%，断裂伸长率显著提升，拉伸模量降低37.4%，电荷注入阈值场强与击穿强度分别提升17.7%和8.0%。引入30%的EPR时，结晶度相较等规聚丙烯下降可达30.6%，同时断裂伸长率及击穿强度均显著降低。乙烯共聚对宏观性能的影响被证明可能与EPR“附生”在球晶上的特殊结构密切相关。研究表明适当的乙烯共聚可实现聚丙烯电缆绝缘机械、电气性能的协同优化，研究结果可为聚丙烯绝缘综合性能调控提供参考。     

热塑性电力电缆绝缘材料:历史与发展

交联聚乙烯(XLPE)具有优异的机械、热力学及绝缘性能,被广泛用作电力电缆绝缘材料。然而,XLPE是热固性塑料,电缆退役后绝缘难以循环再利用。另外,XLPE生产过程产生的副产物也会影响电缆的性能,不利于工人的健康。以上因素都是推动发展热塑性电缆绝缘的动力。本文介绍了电力电缆对绝缘材料电气特性的基本要求,总结了低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及聚丙烯(PP)等有可能用作热塑性电缆绝缘的三类聚合物的结构与电气特性的关系。并重点综述了聚合技术、共聚技术、共混技术、添加剂、纳米添加、化学改性等在调控上述三类热塑性绝缘材料结构与性能方面的研究进展。最后,从电缆绝缘材料结构与性能关系、聚合物存在多样性结构以及聚合物合成新技术日新月异等方面,对未来热塑性电力电缆绝缘材料的发展进行了展望。分析认为:新型合成技术是实现高性能热塑性电力电缆绝缘材料的有力手段;复合、改性技术则是发展热塑性电力电缆绝缘材料的重要补充。     

不同交联温度下交联聚乙烯绝缘中的水树生长特性研究

随着XLPE电缆在中压、高压以及超高压输电领域的不断应用,传统XLPE电缆绝缘的交联工艺迎来诸多挑战,尤其是交联温度对XLPE绝缘性能的影响问题不容忽视。该文研究不同交联温度下交联聚乙烯绝缘中的水树生长特性,并从聚集态结构角度出发对交联聚乙烯中的水树生长机制进行分析。制取不同交联温度的XLPE样本,进行加速水树老化实验、交联度测定实验和差示扫描量热分析实验,结果发现交联聚乙烯中的水树生长特性与交联度、结晶度等聚集态结构密切相关。而通过XRD衍射实验、SEM观测实验的分析发现:随着交联温度的升高,XLPE绝缘聚集态结构呈现先密集、后疏松的排列现象。基于这一发现,提出材料的聚集态结构模型以分析不同交联温度下交联聚乙烯绝缘中的水树生长机制。研究结果表明:交联聚乙烯绝缘的球晶结构趋于密集,则水树形成的尺寸较小;交联聚乙烯绝缘的球晶结构趋于疏松,则水树形成的尺寸较大。     

型式试验对XLPE直流电缆绝缘性能的影响

取交联聚乙烯（XLPE）高压直流电缆主绝缘在径向内、中、外层3处切片,通过差示扫描量热法（DSC）对试样进行等效热历史建模,通过红外光谱（FTIR）、空间电荷、直流电气强度试验分析型式试验后电缆绝缘径向各处化学性能、电气性能的变化。结果表明：型式试验后,电缆主绝缘各层的等效热处理温度均约为70℃,绝缘中层和外层的等效热...     

聚丙烯材料在电力电缆应用中的研究进展

热塑性聚丙烯材料具有优异的电气性能和热性能，且生产过程无需交联和脱气，能耗低、可回收，与交联聚乙烯相比具有良好的环境友好性，是生产电力电缆的最佳材料之一。本文以聚丙烯材料为讨论对象，介绍了聚丙烯材料的基本结构和物理性质及其与电气性能的关系；着重论述了共聚改性、共混改性、化学改性和纳米颗粒改性等手段对聚丙烯材料结构、力学、热学和电气性能的影响；并对国内外聚丙烯电缆的研究进展和应用情况进行了综述；最后从聚丙烯材料的生产制备技术、结构与性能的关系以及改性手段等方面，对聚丙烯材料的未来发展进行了展望。     

不同改性技术路线的聚丙烯基高压直流电缆绝缘材料综合性能比较

聚丙烯(polypropylene,PP)是一种极具应用潜力的热塑性高压直流电缆绝缘材料,有望取代传统的交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘。目前,面向高压直流电缆绝缘应用的聚丙烯改性技术主要包括共聚/共混、纳米掺杂改性、接枝改性等。为对上述改性技术路线的性能水平进行综合评估,分别选择并制备共聚聚丙烯、纳米掺杂改性聚丙烯和接枝改性聚丙烯。对其热、机械、电气绝缘性能进行了测试,并与XLPE进行对比。测试与对比结果表明,相比传统XLPE材料,上述改性聚丙烯材料均具有较高的热稳定性与较为接近的机械性能,直流下的电气绝缘性能则得到显著提升。这其中以接枝改性聚丙烯表现最为优秀。PP的接枝改性技术显示出优秀的综合性能,并且适用于大规模工业化自主化生产,具有较高的应用潜力和发展价值。     

新型XLPE高压直流电缆绝缘料的空间电荷特性研究

高压直流电缆运行中的温度梯度效应导致电缆外绝缘层场强严重畸变,降低了绝缘的电气强度和使用寿命。在聚乙烯纳米复合材料的基础上,添加适量的交联剂、抗氧剂等制备了新型高压直流交联聚乙烯料,对其力学性能和电性能进行测试,并将其与国外主流XLPE直流电缆绝缘料的空间电荷积聚与场强畸变特性进行对比分析。结果表明:新型高压直流交联聚乙烯电缆料的性能优于国外主流XLPE直流电缆绝缘料,有望用于国产高压直流电缆。     

纳米氧化镁聚丙烯复合绝缘材料的制备及其性能

与传统的电缆材料交联聚乙烯(XLPE)相比,聚丙烯(PP)不仅具有良好的电气性能,而且可循环利用,且其耐热性能好,因此受到研究者的广泛关注。故尝试选用聚丙烯作为基础树脂材料,同时探究添加纳米氧化镁(MgO)对聚丙烯绝缘性能的影响。选择嵌段共聚和均聚两种聚丙烯基础树脂材料,分别将质量分数为0.5%、1%、2%、3%的纳米氧化镁添加到PP中,综合不同样品的直流(DC)击穿场强等多因素,发现1%为纳米MgO的最佳添加量。再用两种不同的工序将质量分数为1%的纳米MgO和质量分数为5%的乙烯-辛烯弹性体(POE)加入到质量分数为95%的PP基体中,并与纯净的PP和PP与POE的共混物做对照。然后对样品的微观形貌、力学性能及电学性能进行表征。研究结果表明:纳米MgO加入到PP中,会起到异相成核剂的作用,减小PP内球晶的尺寸,且会诱导β晶生成;在PP中添加纳米MgO能大大降低其空间电荷密度,但对其力学性能影响不大;添加纳米MgO的PP直流击穿场强和直流叠加冲击电压与交联聚乙烯(XLPE)比较没有明显的差别。由此可知,可回收的热塑性聚丙烯高压直流电缆是未来高压直流电缆的一种新选择。     

耐热切通性优异的辐照交联高密度聚乙烯绝缘料的研究

高密度聚乙烯树脂具有优良的电气性能和物理机械性能,电子束辐照交联又可赋予它突出的耐热切通性,因此是电器高压薄绝缘引接线绝缘的理想树脂材料．但高密度聚乙烯辐照交联过程中,拉伸强度及断裂伸长率下降很快,常常不能满足电线产品的要求。本文先对高密度聚乙烯树脂进行共混改性,再进行辐照交联,制出适合于挤出工艺要求的电气性能、耐热切通性均很优异的辐照交联高密度聚乙烯绝缘料。     

高压电缆用交联聚乙烯抗焦烧与绝缘特性研究

为实现绝缘料的长时间稳定挤出,通过熔融共混的方法制备了不同抗氧剂含量的交联聚乙烯,研究了不同含量的抗氧剂对交联聚乙烯抗焦烧性能的影响,同时对交联聚乙烯的力学性能、电气强度、介电特性和热性能进行了综合评估。结果表明：随着抗氧剂含量的增加,交联聚乙烯的扭矩逐渐降低,同时交联聚乙烯发生交联的时间缓慢增加,材料的抗焦烧特性得到提升。另外,物料的温度略有降低,保证了材料长时间挤出的稳定性。交联聚乙烯的电导率随着抗氧剂含量增加变化不明显,交流电气强度和介质损耗略有提升,交流电气强度提升了4.5%,介质损耗因数均小于5.0×10^-4,熔融和结晶特性变化不明显。