挤包绝缘高压直流电缆及附件绝缘性能的研究

在直流输电中,挤包绝缘高压直流电缆及附件是关键设备之一,而空间电荷的抑制作为科学和工程问题,是人们长期以来研究的热点.众多学者和工程界人士都将注意力集中到如何抑制电缆绝缘中的空间电荷.事实上,高压直流电缆和附件,如果两者所用的绝缘材料电性能不匹配,则会在两者界面之间产生大量的极化空间电荷,从而导致界面处的电场分布产生畸...     

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。     

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。     

电压稳定剂对电缆附件三元乙丙橡胶本体与绝缘界面耐电性能影响EI北大核心CSCD

三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)增强绝缘作为高压电缆附件中的关键部件,其电树枝化和绝缘界面沿面放电问题严重。为改善EPDM本体和绝缘界面的耐电性能,采用4种电压稳定剂对EPDM进行改性,系统地研究电压稳定剂对EPDM交流耐电树枝性能和交、直流击穿强度的影响,探究电压稳定剂的抗迁出性以及电压稳定剂对压力下EPDM直流击穿强度和沿面击穿电压的影响。结果表明,4种电压稳定剂均能提高EPDM的交流电树枝起始电压,并抑制电树枝生长;电压稳定剂对EPDM交流击穿强度改善的作用有限,但均能提高EPDM的直流击穿强度;该文所选电压稳定剂能参与交联反应并接枝在EPDM大分子上,因此具有良好的抗迁出性;随着外施压力的增大,EPDM直流击穿强度先增大、后减小,且高压力下电压稳定剂作用效果有所削弱。沿面击穿实验结果表明,4种电压稳定剂对于EPDM表面击穿电压有提高作用,且对EPDM-交联聚乙烯绝缘界面击穿电压的改善效果更加显著。     

LDPE/MVQ并用胶的组份对其热老化性能的影响

在室温下实现甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)和沉淀法白炭黑(SiO2)的共混,制备出MVQ混炼胶。在150~180℃下实现MVQ混炼胶和低密度聚乙烯(LDPE)的熔融共混,制备出LDPE/MVQ并用胶。研究结果表明,随着SiO2含量的增加,LDPE/MVQ并用胶的耐空气热老化性能下降;羟基硅油对材料的热老化性能影响不明显,但甲基乙烯基硅油可显著改善材料的热老化性能;随着LDPE与MVQ混炼胶的质量比的增加,材料的耐热老化性能下降。     

黑色页岩/HDPE复合材料的制备及电性能研究

为了研究黑色页岩作为填料应用于塑料工业的可能性,本文对桂林地区的黑色页岩进行了成分和形貌研究,发现其为纳米层状结构,主要由二氧化硅、钾长石及有机碳组成。利用不同的偶联剂与表面活性剂改性黑色页岩,制备了黑色页岩/HDPE复合材料,并对其力学性能、形貌、体积电阻率和介电常数进行了研究。结果表明：铝酸酯偶联剂与十二烷基苯磺酸钠能够改善页岩与HDPE之间的相容性,当页岩填充量为50份时,黑色页岩/HDPE复合材料的拉伸强度、冲击强度和体积电阻率有所降低,拉伸强度仍保持在23.47 MPa,冲击强度最高为6.39 kJ/m²,体积电阻率也可维持在10¹⁴Ω·cm以上,保持了较好的力学性能和绝缘性能。     

通信电缆用线性聚乙烯高速挤出绝缘料的研制

线性低密度聚乙烯（LLDPE）具有优良的电气、物理机械性能，是电线电缆绝缘和护套的理想材料．但由于其分子量分布较窄，粘度较大，在高速挤出成型时，易出现鲨鱼皮和熔体破裂现象。本文重点论述了采取共混改性的原理，设计出新型的材料，使其挤出速度达2000m／min以上，各项性能均达到通信电缆高速挤出绝缘料的标准。     

聚合物共混提高聚乙烯高温电性能的研究

论文研究了聚乙烯及聚乙烯——丙烯共聚物的共混物的冲击电压击穿强度和高次结构 ,发现通过共混可以改善高温下的冲击电压击穿强度 ,分析了样品的高次结构 ,发现共混可以减小聚乙烯的球晶尺寸 ,并提高样品沿拉伸方向的取向度。高次结构的这一变化被认为是导致冲击电压击穿强度改善的原因。     

基于国产交联聚乙烯绝缘材料的直流模型电缆电性能研究

为更有效模拟电缆的构造及生产过程,针对优选的国产低密度聚乙烯绝缘基料(以下简称LDPE试样),采用热贴合方法将LDPE试样(含交联剂)分别与两种已在直流电缆中应用的屏蔽料试样(均含交联剂)制备成薄片试样,开展在高场强不同温度下的空间电荷特性对比研究,优选一种适于国产基料的屏蔽料。在此基础上,试制了基于国产绝缘料的直流模型电缆,经脱气处理后开展模型电缆空间电荷测量及直流击穿实验,评估国产绝缘料作为直流电缆绝缘料的可行性。结果表明:采用国产绝缘料和与之兼容的半导电屏蔽料可以满足高压直流电缆的绝缘性能要求。     

CB/LDPE纳米复合材料的空间电荷抑制特性

采用熔融共混法制备了纯低密度聚乙烯(LDPE)试样和纳米炭黑(CB)颗粒质量分数分别为0.01%、0.03%、0.05%、0.07%的CB/LDPE复合试样。采用扫描电子显微镜观察纳米CB颗粒在LDPE基体中的分散性,并利用电声脉冲法(PEA)测试各试样在常温和-40 kV/mm条件下的空间电荷积聚特性和陷阱特性,讨论纳米CB颗粒提升LDPE基体空间电荷抑制特性的机制。结果表明:相较于纯LDPE试样,CB/LDPE复合试样的空间电荷积聚特性得到了显著改善,其中CB质量分数为0.03%的CB/LDPE复合试样具有最佳的空间电荷抑制效果。纳米CB颗粒提高了复合试样内部的深陷阱密度,这是提高复合试样空间电荷抑制能力的关键。     

电缆绝缘用聚丙烯/弹性体复合材料的高温介电性能

为研究弹性体含量对聚丙烯(PP)不同温度下介电性能的影响，制备了不同聚烯烃弹性体(POE)含量的试样，并通过添加β成核剂的方式对聚丙烯晶型进行调控，以优化聚丙烯/弹性体复合体系的高温介电性能。试验结果表明，相较于POE体系，POE/成核剂体系的柔韧性和高温力学的稳定性提高，高温交流击穿强度也明显改善，90℃时，POE40-β的交流击穿强度比POE40高11.4%。此外，β成核剂的引入抑制了POE体系高温低频下相对介电常数的上升现象，并大大降低了高温下的损耗，90℃时，工频下的介质损耗因数从10^-2降到10^-3，下降了一个数量级。研究结果表明，β成核剂的添加不仅可以改善聚丙烯/弹性体复合体系的力学性能和高温击穿强度，还提高了聚丙烯和弹性体的相容性，削弱了界面极化的作用，使其表现出更为优异的介电性能。     

聚丙烯/高密度聚乙烯/乙丙橡胶共混体系的研究

本文研究了聚丙烯／高密度聚乙烯／乙丙橡胶共混体系中高密度聚乙烯（HDPE）和乙丙橡胶（EPDM）对聚丙烯（PP）的力学性能的影响规律。实验结果表明，加入EPDM可以改变PP的结晶度与球晶结构，有利于应力的平均分布，使其冲击强度得到提高。而HDPE作为第三相，可以改善PP与EPDM之间的相界面结构，增加体系的相容性。     

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。     

高压挤出绝缘电缆用整体结构预模制接头

新开发的适用至275 kV 挤出绝缘电缆的整体预模制接头,系采用特殊配方的乙丙橡胶绝缘料和半导电料制成,预制橡胶套上包括有外半导电层、绝缘层和内半导电层。这种接头性能优良,安装简便,系挤出绝缘电缆中间接头的发展方向之一。介绍了其结构,机械及热分析,现场安装方法和性能试验结果。     

MgO/LDPE纳米复合材料制备及其空间电荷特性

为了降低低密度聚乙烯中的空间电荷积累,在自制纳米MgO粉体的基础上,采用熔融共混法,制备了氧化镁/低密度聚乙烯(MgO/LDPE)纳米复合材料,并通过扫描电镜(SEM)观察了MgO/LDPE纳米复合材料中的MgO粒径大小和分散情况,采用差热扫描量热法(DSC)确定了不同MgO质量分数纳米复合材料的结晶度,采用电声脉冲法(PEA)测量了不同MgO质量分数纳米复合材料的空间电荷分布,测量了不同MgO质量分数纳米复合材料的拉伸性能。试验结果表明,MgO/LDPE纳米复合材料体系中,MgO粒径约为50nm,且分散均匀;不同MgO质量分数纳米复合材料的弹性模量和抗张强度均高于纯LDPE的,且MgO质量分数为2%时达到最大值;不同MgO质量分数纳米复合材料的结晶度均高于纯LDPE的;纳米MgO能抑制空间电荷的注入和其在材料体内的迁移,质量分数为3%时,MgO/LDPE纳米复合材料中的空间电荷得到了良好的抑制。     

通信电缆用线性聚乙烯高速挤出绝缘料的研制

大庆产线性低密度聚乙烯(LLDPE)具有优良的电气、物理机械性能,是电线电缆绝缘和护套的理想材料.但由于其分子量分布较窄,粘度较大,在高速挤出成型时,易出现鲨鱼皮和熔体破裂现象.本文用共混改性及加入自制润滑剂得到的新材料,挤出速度达2000m/min,各项性能均达到通信电缆高速挤出绝缘料的标准,实现了该材料国产化的要求.     

纳米SiO_x/LDPE复合材料中逾渗电导现象的研究

用双溶液共混的方法制备了不同质量分数的纳米SiOx/LDPE聚合物复合材料,利用X射线衍射对复合材料的结晶状态进行了研究。发现纳米SiOx的添加导致结晶度变大,晶粒的尺寸先变小后变大的现象。利用微电流计对不同质量分数的纳米SiOx/LDPE聚合物复合材料在293~353 K的温度范围内进行电导测量。试验结果表明:纳米SiOx/LDPE聚合物复合材料存在类似于掺杂导电粒子或半导电粒子的聚合物复合材料电导过程中的"逾渗"现象,即复合材料的电导随着纳米粒子质量分数的增加先减小后增加的现象,这与X射线衍射试验中的晶粒尺寸变化趋势相一致。最后结合纳米SiOx粒子对聚乙烯产生的微观结构的变化对强场电导的实验曲线进行了解释。     

充油电缆终端用PIB与SR/EP的相容性研究

高压充油电缆终端中既有硅橡胶（SR）、三元乙丙橡胶（EP）和绝缘自粘带等固体介质,也有二甲基硅油或聚异丁烯（PIB）等液体介质,液固介质的相容性直接关系到高压充油电缆终端的绝缘性能的稳定性以及工作的可靠性。文中首先在120℃下开展了168 h的PIB与SR和EP的相容性试验,接着测量了液固介质的理化性能与电气性能指标,根据不同老化时间下液固介质,以及相同老化时间下不同液固介质组合之间理化和电气性能的变化特征,并结合电介质性能指标的物理含义,综合比较后得到PIB和SR的相容性优于PIB与EP的相容性。为明确PIB与SR和EP的相容性机理,文中进一步采用Materials Studio软件,构建了液固介质的分子模型及界面结构,利用分子动力学获得了不同温度下PIB-SR界面和PIB-EP界面的焓值;计算表明,在温度由363 K升高到393 K时,PIB-EP界面的焓变小于0,有溶解趋势,而PIB-SR界面的焓变值大于0,因此,PIB-SR界面较PIB-EP界面更具稳定性。文中结论可为高压充油电缆中液固介质的选择提供理论依据。     

低压橡皮电缆用CM/EPDM绝缘配方研究

研究了氯化聚乙烯(CM)/三元乙丙橡胶(EPDM)共混作为普通橡皮绝缘使用,通过对主体材料、硫化剂、防护剂、补强剂、增塑剂的选择,确定了最佳橡胶配方。实验结果表明,所研制的CPE/EPDM绝缘材料性能优良,工艺性能够满足生产要求,可以作为低压橡皮电缆绝缘胶料使用。