直流叠加冲击电压下XLPE中空间电荷特性研究

高压交联聚乙烯（XLPE）直流电缆在工作状态下，会受到电力系统中由投切等操作引起的操作冲击电压的破坏，导致绝缘受到影响，而目前缺乏多次冲击累积效应引起空间电荷累积导致电缆绝缘劣化的相关研究。本文基于实验室已有的直流叠加冲击电压下的PEA法空间电荷测量系统，分别测量了直流电压、冲击电压、直流叠加冲击电压作用下XLPE电缆绝缘中的空间电荷特性。结果表明：正直流电压下XLPE体内以异极性电荷为主，负直流电压下SC电极上出现同极性负电荷的注入；连续的高幅值冲击电压作用会导致双电极上大量的同极性电荷注入，且负极性冲击下电荷注入量略多；当直流叠加冲击电压时，同极性叠加方式比异极性叠加方式更能促进双电极上同极性电荷的注入，而且冲击电压作用时间越长，XLPE试样内部积聚的电荷量越多。     

半导电屏蔽材料对高压XLPE电缆绝缘电气性能的影响

为研究半导电屏蔽材料对高压XLPE电缆绝缘中电荷输运行为的影响，本研究选用国内外3种不同型号的半导电屏蔽材料配合同一XLPE绝缘，模拟实际电缆结构试制了屏蔽-绝缘-屏蔽的三明治结构试样，并对其进行高场强电导测试以及空间电荷测量。结果表明：屏蔽层的引入使绝缘内部的电导方式发生了改变。相较于纯XLPE绝缘试样，含屏蔽层配合的绝缘试样电荷注入明显增加，其中进口屏蔽料配合的试样绝缘-屏蔽界面对电荷注入的抑制能力较强，电荷注入程度较弱。电荷注入会对空间电荷在绝缘内部的积聚程度产生影响，其中，含国产屏蔽料配合的试样的空间电荷积聚较为严重，含进口屏蔽料配合的试样空间电荷积聚程度较轻。此外，空间电荷测量还需要注意因试样结构的特殊性带来的阻抗不匹配问题。     

高压电缆半导电屏蔽料研究进展及关键技术分析

作为高压电缆重要组成部分,半导电屏蔽层对高压电缆的运行稳定性和使用寿命具有至关重要作用。然而,我国高压电缆半导电屏蔽严重依赖进口,极大程度限制了我国高压电缆自主化生产。基于此,本文介绍了高压电缆半导电屏蔽料国内外发展现状,分析了高压电缆半导电屏蔽料材料组分(基体树脂、导电炭黑和加工助剂)的作用及关键评价指标,重点讨论了高压电缆半导电屏蔽料生产制造存在的技术瓶颈：导电炭黑分散性、电阻率及其稳定性和表面光洁度。最后,对高压电缆半导电屏蔽料的发展方向进行了展望。本文全面系统地综述了高压电缆半导电屏蔽料的研究进展,有望为高压电缆半导电屏蔽料国产化设计与开发提供理论指导。     

含本征型弹性体聚丙烯合金的力学与电气性能

在国家“碳达峰、碳中和”的战略背景下,发展环保型热塑性聚丙烯(PP)电缆绝缘材料已成为高压输电领域的重要趋势之一。为实现PP电缆绝缘材料的国产化,选用中石化自主生产的均聚PP和含本征型弹性体的PP合金为研究对象,系统研究了微观橡胶相、晶体结构与力学、电气性能的关系,并分析其应用于环保型热塑性电缆的潜力。结果表明,PP合金样品(4号)的橡胶相含量较多,尺寸较小,表现出良好的韧性和绝缘性能,但其弯曲模量和介电损耗是后续仍需解决的重要问题。接下来,结合化学共聚改性和物理共混改性,进一步优化橡胶相的含量和尺寸并减少催化剂残留,有望实现PP电缆绝缘材料的国产化应用。     

POE增韧聚丙烯基电缆半导电屏蔽材料导电网络的建立及性能

为了探究聚丙烯电缆屏蔽料的性能，以聚丙烯/乙烯–辛烯共聚物弹性体(polypropylene/ethylene-octene copolymer elastomer,PP/POE)为基体树脂，添加碳黑作为导电填料，使用转矩流变仪制备了不同POE比例的半导电屏蔽材料。使用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)观察了碳黑在材料中的分布特征，使用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)表征了材料的熔融结晶行为，对试样的动态热力学进行了分析，并使用四电极系统测量了试样在不同温度下的体积电阻率。结果表明：POE的添加改变了碳黑的分布情况，使碳黑主要分布在POE中。随着POE质量份数的增加，碳黑网络分布区域更大，但碳黑浓度降低；体积电阻率的正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)效应变大。综合来看，PP与POE的质量份数比例为60:40和50:50的试样在兼顾力学性能的同时，具有较为理想的导电性能。     

添加剂及其含量对交联聚乙烯高压电缆绝缘材料性能影响

为优化高压电缆交联聚乙烯（XLPE）绝缘材料配方，采用凝胶萃取、热延伸、转矩流变仪和失重法研究材料交联特性，采用红外光谱表征XLPE热氧老化特性，并测试了XLPE的力学性能和电学性能。结果表明，随交联剂过氧化二异丙苯（DCP）含量增大，XLPE凝胶含量及交联速率增大、力学性能变化较小、交流击穿强度的温度敏感性降低。优先考虑交联特性，确定DCP含量为1.8 phr。随抗氧剂含量增加，XLPE交联度降低、热延伸率稍有提高。相比单独使用0.3 phr抗氧剂300的XLPE，抗氧剂1010和1035各以0.15 phr复配使用可发生协同作用，从而更显著地抑制XLPE中羰基的形成和热氧老化，还可以在不降低交联度的前提下，改善XLPE抗焦烧性，避免预交联对XLPE性能的影响，且该材料具有更优的击穿强度温度特性和更低的介电损耗。