冷却介质对低密度聚乙烯电树枝老化特性的影响

低密度聚乙烯是电力电缆的主要绝缘材料,电树枝生长特性分析是评估电缆绝缘性能的基础。为此选用冰水、空气和硅油3种不同介质对聚乙烯进行淬火处理,采用针板电极设计出试样的电树枝生长实验系统,通过实时数字显微摄像系统对试样中电树枝生长过程进行了观测,采用差示扫描量热法分析了试样的结晶度和晶粒尺寸均匀性,采集了试样的局部放电数据并对数据进行了统计分析。试验与分析结果表明:硅油冷却聚乙烯电树枝增长速度与扩散系数均小于冰水、空气冷却试样;3种试样中,硅油冷却聚乙烯结晶度最高,晶粒尺寸分布最均匀,放电量与放电重复率较低;冰水冷却聚乙烯结晶度最低,放电量与放电重复率较高。     

改性无机填料对低密度聚乙烯电老化性能的影响

本文讨论了不同温度下经表面处理的无机填料对低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）电压寿命的影响，以及该填料对ＬＤＰＥ电击穿性能和电树枝特性的影响。发现含填料低密度聚乙烯（ｆ－ＬＤＰＥ）的电老化性能优于纯ＬＤＰＥ。尤其在７０℃下填料对ＬＤＰＥ电老化性能的改善作用更明显。无机填料的作用机理可能主要有两个方面：一是提供了深电子陷阱，使载流子迁移率和密度降低；二是增加了结晶－非结晶界面，起到散射电子，抑制＂树枝＂生长的作用。ＬＤＰＥ和ｆ－ＬＤＰＥ的电老化实验结果与我们早期完成的击穿强度与温度关系及电树枝长度与时间关系的实验结果有较好的一致性。     

高压直流电缆用低密度聚乙烯的结构与电气性能分析

低密度聚乙烯的分子结构是影响高压直流电缆电气性能的关键因素。本文选取了进口和国产的高压直流电缆用绝缘料,通过凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振谱从结构上研究聚乙烯基料的分子量分布、碳碳双键含量和支化度;从宏观上分析材料的电气性能和加工流变性能,并探讨聚乙烯的结构特性对其电气和流变性能的影响机制。结果表明:进口绝缘料的分子量分布较窄,端基双键含量高,长链支化度高,在高温下的绝缘性能较好,50℃下的直流击穿场强比国产绝缘料高约36%,且在40 kV/mm直流场作用下其内部未发现异极性空间电荷。聚乙烯分子量分布窄,分子内部晶点(大分子或超大分子等杂质)较少,有助于抑制异极性空间电荷。聚乙烯支化度较高,分子链间缠结点较多,使得材料在高温下的稳定性较好。     

低密度聚乙烯基料链结构对黏弹特性的影响

高压电缆向高电压等级和大长度的发展，对交联聚乙烯绝缘料的加工性能提出了更高的要求。绝缘料的加工性能和电缆绝缘成型质量主要受低密度聚乙烯（LDPE）基料黏弹特性影响，基料的黏弹特性取决于其链结构。然而，由于LDPE基料分子链支化结构复杂，难以建立单一的链结构参数与黏弹特性的关联，因此精准地获得LDPE链结构特征对黏弹特性的影响对电缆绝缘优化升级至关重要。该文采用制备型升温淋洗分级工艺，对管式法LDPE和釜式法LDPE进行分级得到具有不同平均分子量的级份，采用凝胶渗透色谱法和旋转流变仪表征原料和级份的链结构参数及黏弹特性。结果表明，长链支化结构相似时，重均分子量越大，分子链间越容易产生缠结，黏度和模量越高，剪切变稀现象发生频率越低；重均分子量接近时，零切黏度与长链支化度具有非单调关系，过高的长链支化度会削弱分子链间的物理缠结，导致零切黏度降低。基于LDPE黏弹特性构效关系，结合电缆挤出成型工艺，设计更为适宜的基料黏弹特性参数，以此优化调控LDPE的链结构，是未来高端电缆绝缘材料研发的方向。     

温度对高压电缆绝缘低密度聚乙烯基料黏度特性的影响

高压电缆绝缘料挤出加工过程对高压电缆质量至关重要,电缆绝缘低密度聚乙烯基料的黏度特性及其温度稳定性决定了电缆绝缘料的挤出加工特性。本文选取了3种不同牌号的电缆绝缘料,进行醇洗得到低密度聚乙烯基料,采用凝胶渗透色谱仪测试低密度聚乙烯基料的分子链结构,使用旋转流变仪测试不同温度下（120～150℃）低密度聚乙烯基料的黏度特性。结果表明：随着温度的升高,低密度聚乙烯基料的剪切变稀行为愈发明显,复数黏度及零剪切黏度受重均分子量及其分布的影响;粘流活化能随剪切速率的增大而减小,在剪切速率为0.01～100 rad/s内,其值在低频区为20～30 kJ/mol,在高频区为9～16 kJ/mol,与支化度、重均分子量及其分布的协同作用密切相关。     

冷却介质对低密度聚乙烯空间电荷输运特性的影响

低密度聚乙烯是高压电力电缆的主要绝缘材料,空间电荷被认为是影响电力电缆绝缘安全可靠性的关键因素之一。为此,选用冰水、空气和硅油3种不同冷却方式对聚乙烯试品进行淬火处理,采用电声脉冲法测量系统对聚乙烯试品中空间电荷的消散特性进行了测试,并结合阶梯式升压试验测定空间电荷阈值场强,根据空间电荷限制电流理论推导出总电荷量与电荷迁移率,采用差示扫描量热法分析了试样的结晶度和晶粒尺寸均匀性。试验与分析结果表明:硅油冷却聚乙烯电荷视在迁移率大于冰水、空气冷却试样;3种试样中,硅油冷却聚乙烯结晶度较高,晶粒尺寸分布较均匀,阈值场强较高,而冰水冷却聚乙烯结晶度、晶粒分布均匀性与阈值场强较低。     

温度对聚乙烯水树枝老化特性的影响

为研究温度对PE水树枝老化特性的影响,选用低密度聚乙烯(LDPE)、过氧化物(DCP)交联聚乙烯(XLPE)作为试验材料。在室温(20°C)、40°C、60°C、80°C 4个温度下,采用水针电极法培养水树枝,用金相显微镜观测水树枝形态,并统计水树枝尺寸和引发率。研究发现,在60°C以上,温度对PE水树枝老化特性影响显著;水树枝的引发率随温度的升高先减小后增大;水树枝的尺寸随温度的升高总体呈现增大的趋势;LDPE和XLPE的试验得到类似的结果,但XLPE的抗水树枝老化性能优于LDPE。同时研究发现,随温度的升高,材料的力学性能大幅下降。经分析认为,交联限制大晶块的形成,使材料的力学性能增强,是XLPE抗水树枝化性能优于LDPE的两个主要原因;高温下两种材料力学性能下降、微孔膨胀、水分和盐离子的加速扩散是高温下水树枝劣化加速的主要原因。     

抗氧剂对聚乙烯电缆直流介电性能的影响

为研究抗氧剂对聚乙烯(LDPE)绝缘电缆直流介电性能的影响,通过熔融共混制备了4种质量分数为0.3%的抗氧剂聚乙烯复合材料,在恒定的场强下,测试电导率随温度的变化,利用电声脉冲法(PEA),测试各试样中空间电荷的分布,并测量室温直流击穿特性。结果表明,添加抗氧剂300的LDPE试样中空间电荷量较少;在低场强下,添加抗氧剂300的LDPE对温度的依赖性较小,表现出良好的电导特性,在场强较高时,抗氧剂1010聚乙烯复合材料表现出良好的电导特性;抗氧剂聚乙烯复合材料的直流击穿强度比聚乙烯的直流击穿强度高。     

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。     

电极材料对低密度聚乙烯中空间电荷的影响

用电声脉冲法(PEA)测量了不同电极材料对低密度聚乙烯(LDPE)中空间电荷的影响。电极材料为常见的金属,如:铝、含铅黄铜、含锌黄铜和紫铜。实验发现不同电极材料均有空穴和电子注入;并且在实验条件下电极功函数越高越容易注入空穴,功函数越低越容易注入电子;铝(+)/紫铜(-)电极系统能有效减少聚乙烯中的空间电荷注入,进而抑制因空间电荷聚集引起的局部场强过高。     

纳米ZnO/低密度聚乙烯复合材料的介电特性

聚合物纳米复合材料因其优良的介电、机械等性能在电介质领域得到广泛的应用。纳米粒子改性聚乙烯基绝缘材料具有很好的研究价值及工程意义。该文主要研究了表面经分散剂处理的纳米ZnO粒子添加剂与低密度聚乙烯(LDPE)共混物的介电特性。结果表明5%含量的纳米ZnO添加剂能有效提高聚乙烯基复合材料的体积电阻率和交流击穿强度。同时纳米添加剂虽增加了体内的残余电荷,但能有效抑制电极同极性电荷的注入。另外由于聚合物纳米复合材料的界面特异性,使得介电常数随着纳米ZnO含量的增加呈先减小后增大趋势,而损耗值却线性增加。纳米ZnO/聚乙烯复合材料介电性能提高归因于纳米粒子与聚乙烯分子间类同于深陷阱的界面效应。     

交联聚乙烯电缆热老化与电树枝化相关性研究

热老化过程不但会影响交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘的物理化学性能,还对绝缘内电树的产生与生长有着一定的影响。研究了热老化后XLPE电缆绝缘中的电树行为．探讨XLPE电缆绝缘中电树枝过程与材料热老化的关系。采用带循环通风的热老化箱对XLPE电缆绝缘进行3个温度等级的热老化实验：采用针板结构电极进行电树枝实验,并利用数码显微镜观察电树枝的产生和发展情况;利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）测试了不同温度热老化下XLPE电缆绝缘的物理化学性能;最后探讨了几种不同结构电树枝的生长机理．认为热老化并没有加速电树枝的生长．反而有一定的抑制作用．     

固体绝缘材料热老化电气特性的研究

油浸式变压器所用固体绝缘材料的介电常数大小和耐高温性能是影响变压器容量和尺寸大小的重要因素。本文选择了聚酯薄膜、聚碳酸酯、聚苯硫醚三种耐高温聚合物材料为试验对象,在130℃条件下进行了最长1 200 h的热老化试验,测试了各试样老化前及老化各阶段的介电谱(相对介电常数、介质损耗因数随温度变化特性)和击穿强度。测试结果表明,三种聚合物材料老化前后的相对介电常数值均比油浸变压器目前常用的绝缘纸板的小(更加接近变压器油),相应的介质损耗因数也远远低于绝缘纸板;聚苯硫醚和聚酯薄膜的相对介电常数和介质损耗在90℃附近明显增大,但聚碳酸酯的相对介电常数和介质损耗基本不变;在油中热老化后,三种聚合物材料的介电常数和介质损耗随温度变化的趋势与未老化的相似;在老化各阶段,聚酯薄膜、聚碳酸酯和聚苯硫醚材料的工频击穿强度基本与热老化时间无关。综合聚酯薄膜、聚苯硫醚和聚碳酸酯三种聚合物材料热老化前后的介电特性变化情况,对比常用的绝缘纸板的特性,考虑到相对较低的介电常数与介质损耗因数和较高的击穿场强,聚碳酸酯是一种相对理想的有可能用来替换常用绝缘纸板的替换材料。     

SEBS对交联聚乙烯的电性能及水树抑制的影响

电缆绝缘材料的抗水树性能可以通过化学改性和物理改性来提高。为此将苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)及马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MA)分别与低密度聚乙烯(LDPE)进行熔融共混,经过热压成型后制得了XLPE/SEBS和XLPE/SEBS-g-MA两种交联聚乙烯共混物,研究了SEBS以及SEBS-g-MA对交联聚乙烯(XLPE)的抗水树性能的影响,结果发现SEBS与SEBS-g-MA具有良好的抗水树效果,共混物XLPE/SEBS的水树长度随着SEBS质量分数的增加而减小,共混物XLPE/SEBS-g-MA在SEBS-g-MA的质量分数为4.76%时水树的长度最短。另外还表征了XLPE/SEBS和XLPE/SEBS-g-MA共混物的形态以及介电性能,结果显示XLPE/SEBS和XLPE/SEBS-g-MA共混物具有良好的绝缘性能。     

空间电荷对低密度聚乙烯电气击穿特性的影响

为解决聚乙烯用作电线电缆绝缘材料时所受空间电荷问题的困扰,采用在低密度聚乙烯(low density po-lyethylene,LDPE)试品上施加直流预电压使其中积聚一定量的空间电荷,然后测量试品击穿强度的方法,研究了空间电荷对LDPE击穿特性的影响。结果表明,与未经过预电压处理的LDPE的击穿强度相比,在经过较低场强(50 kV/mm)预电压处理后,预电压与击穿电压极性相同时击穿强度提高了约9%,极性相异时击穿强度降低约14%;而经过较高场强(150 kV/mm)预电压处理后,预电压时LDPE中出现空间电荷包现象,预电压后同极性击穿强度提高约19%,而异极性击穿强度反而上升约16%。分析认为空间电荷包在LDPE中的运动导致了部分空间电荷的中和,使得空间电荷积聚量减少,同时LDPE中可能的缺陷得到了一定程度的老炼而使介质得到了均匀化,从而使LDPE的击穿强度得到了提高。     

纳米ZnO对聚乙烯电老化过程中空间电荷及击穿特性的影响

聚乙烯是电气绝缘领域应用最广泛的聚合物材料之一。根据电老化过程中电子和空穴复合产生的紫外辐射能导致聚合物降解理论,将少量纳米ZnO与低密度聚乙烯熔融共混,研究了电晕老化不同时间后复合材料空间电荷以及击穿特性的变化。结果表明添加纳米ZnO能有效提高聚乙烯绝缘的耐电晕老化寿命。     

热老化对电压稳定剂改善交联聚乙烯绝缘性能的影响

为了进一步提高交联聚乙烯(XLPE)的电气性能,该文选用间氨基苯甲酸作为电压稳定剂,用溶液法制备了质量分数为1％的XLPE共混物试样,并对试样进行加速热老化实验.利用空间电荷、电导率和表面电位衰减测量,研究了添加电压稳定剂和热老化前后材料的电气性能.通过试样在添加电压稳定剂与老化前后的电场和陷阱能级分布,分析了电压稳定...