聚丙烯纳米复合电介质的陷阱分布特性与储能性能提升研究

为探究纳米复合电介质的陷阱分布特性及其对储能性能的提升机理,本文制备三种聚丙烯纳米复合电介质,并测试其理化、介电及储能特性。测试结果表明,掺杂氮化硼纳米片的试样具有更高的熔融温度、结晶度、极化强度、电阻率、击穿强度及储能密度。分析发现,聚丙烯纳米复合电介质电导率的电场依赖性符合指数陷阱下的跳跃电导模型,其温度依赖性满足Meyer-Neldel补偿规则,这表明纳米复合电介质中的指数型分布陷阱与基体的机理相同。同时,拟合结果表明纳米掺杂主要改变最深陷阱能级,其与结晶度成正比,并基于缨状微束模型解释了陷阱能级增大和储能密度提升的机理。纳米粒子引入的有序紧密的界面区会束缚分子运动,进而阻碍电荷输运和能量积累,表现为电导率下降和击穿强度提高,最终实现储能性能的提升。     

受阻酚抗氧剂对交联聚乙烯绝缘料交联流变特性的影响

交联聚乙烯（XLPE）绝缘料的交联流变特性可以反映绝缘料挤出过程中的过早交联现象和加工性能。绝缘料中的受阻酚抗氧剂不仅可以抑制挤出过程中的热氧化和降解,还可以有效地捕获自由基来抑制交联反应,从而改善聚乙烯熔体的加工性能。通过制备不同受阻酚抗氧剂种类和不同含量的绝缘料,测试140℃下剪切作用中绝缘料的扭矩与温度的变化,研...     

高压电缆交联聚乙烯绝缘的关键性能与基础问题

高压电缆是城市输电网的关键电力装备,是海上风电输送到陆地电网、实现新能源大规模利用的关键电力装备。然而,高压电缆用交联聚乙烯绝缘料是我国高压电缆生产的“卡脖子”关键电工材料。高压电缆交联聚乙烯绝缘料的生产与应用全流程涉及多步骤、多结构、多性能。该文梳理高压电缆交联聚乙烯绝缘料的4个关键性能,凝练出高压电缆交联聚乙烯绝缘的5个基础科学问题。通过基础问题探讨,旨在推进我国高压电缆交联聚乙烯绝缘料基础理论的研究及自主研发进程。     

GIS用氧化铝改性环氧浇注材料的热学与力学性能研究

以双酚A型固态和液态环氧树脂按比例得到混合树脂,用微米级α-Al2O3改性制得GIS用氧化铝改性环氧浇注材料,并对其进行热学与力学性能研究。结果表明：环氧浇注材料随着升温速度的增大,玻璃化转变温度上升,常温下拉伸速度为10 mm/min时,试样的拉伸强度和弯曲强度分别为70.6 MPa和95.8 MPa,储能模量达到14263.1 MPa;在25~100℃,试样的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较稳定,冲击断面起伏大,为脆性断裂。当温度高于Tg时,试样的冲击强度显著增大,呈塑性断裂,断面较平整,材料的储能模量与损耗模量下降了2个数量级。     

阻尼振荡波电压下含针尖缺陷交联聚乙烯电缆绝缘的击穿特性研究

基于10 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆试样,在阻尼振荡波(DAC)作用下,研究了20~300 Hz频率内含针尖缺陷电缆绝缘的击穿特性随频率的变化规律。结果表明:在38.2~173.2 Hz内,DAC击穿电压随频率的升高而增大,在173.2 Hz处击穿电压达到峰值约为24 kV;在173.2~300 Hz内,DAC击穿电压随频率的升高而降低。     

高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘料性能对比实验研究

中国高电压等级交流电缆用交联聚乙烯（XPLE）绝缘料研发较晚,目前国产220 kV电压等级绝缘料暂未获得工程应用。以3种国内外高压电缆XLPE绝缘料为研究对象,对比分析绝缘料热压试样的工频击穿场强、介电常数、介质损耗正切、熔融和结晶性能、拉伸强度、断裂伸长率、微观形貌和交联度等参数。实验测试结果表明：国产XLPE绝缘料的宏观性能参数已经和进口XLPE绝缘料相差不大,甚至国产绝缘料试样的击穿场强和力学性能参数优于进口X1#试样,但同时也能够发现国产绝缘料的不足之处,例如击穿场强的稳定性较差、介质损耗角正切值偏大等。研究结论可为国产电缆绝缘料的研发与性能提升提供数据支撑。     

高压直流电缆料的研发进展与路径分析

直流输电已经成为电网建设的关键环节,高压直流电缆是直流输电的关键电力设备。然而,直流电缆料与屏蔽料被国外企业长期垄断,我国不能大规模批量生产质量稳定可靠的高压直流电缆用绝缘料,因此现阶段急需研发具有我国自主知识产权的新型高端电缆料以提升电力设备的国产化率。按照技术需求、研发路径和发展设想三个方面全面综述了高压直流电缆料的研发进展。首先探讨了直流电缆料对包括介电强度、电场分布、空间电荷输运等电性能的技术需求;其次分析了高纯净度电缆料、纳米复合电缆料、共混复合电缆料、接枝改性电缆料和直流电缆屏蔽料等五个研发路径的现状、优势与不足、陷阱特性和发展方向;最后对未来直流电缆料的研究发展进行了展望。采用电荷陷阱理论构建了直流绝缘特性之间的关联,获得了电荷陷阱行为对直流绝缘特性的影响机制,归纳了各路径下电缆绝缘料的陷阱特性及其调控方法。该研究可为我国新型高端直流电缆料的研发提供理论支撑。     

商用直流电缆料采用不同质量分数纳米MgO改性选型

为提高商用直流电缆料高温下的绝缘性能,向商用直流电缆料添加不同质量分数的纳米MgO粒子,制备了MgO/XLPE纳米复合介质,并测试了试样在不同温度下的正、负极性直流击穿场强、空间电荷分布以及电导率。结果表明:添加纳米MgO粒子能显著提升直流电缆料正、负极性直流击穿场强,添加质量分数为0.1%和0.5%的纳米MgO粒子能减小温度对电导率和空间电荷特性的影响,提高其高温下的电导率和空间电荷性能,减少直流电缆中的电场畸变。经综合比较可选用添加质量分数0.1%纳米MgO粒子来改性现有商用直流电缆料。     

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...     

直流电缆料工作温度和击穿特性的纳米改性研究

为改善目前商用直流电缆料的绝缘性能并提升其工作温度和击穿性能,通过向商用直流电缆料添加纳米Mg O和纳米Al(OH)3这2种不同的纳米填料,制备了纳米Mg O和纳米Al(OH)3的复合直流电缆料样品。分别对其不同温度下的电导率进行了测试,并利用脉冲电声(PEA)法空间电荷测量系统测量了其不同温度下的空间电荷特性,同时还对其不同极性下的击穿特性进行了测试。研究结果表明:添加纳米Mg O和纳米Al(OH)3都能减小温度对电导率和空间电荷特性的影响,提升其高温下的电导率和空间电荷性能,减少直流电缆中的电场畸变;但添加纳米Al(OH)3能提升直流电缆料的短时击穿性能25%,而添加纳米Mg O则不能提升。因此添加纳米Al(OH)3填料对提升商用直流料的工作温度和击穿性能更有效。