高压电缆绝缘低密度聚乙烯交联过程中级数和自催化反应的逆向调控

在保证交联度的前提下提升耐焦烧性能是进一步发展国产高压电缆低密度聚乙烯绝缘料的关键之一。焦烧和交联度本质上是交联反应及其结果的反映,该文基于高分子化学流变学和凝胶理论,提出了绝缘料耐焦烧性能的定量表征方法,结合实验分析和交联反应动力学模型,首次全面探讨了交联反应与焦烧和交联度的关联机理,提出了提升耐焦烧性能并保证交联度的优化策略。研究发现,低密度聚乙烯交联过程中有级数反应和自催化反应,低温下级数反应的级数越低,越有利于延缓交联反应,增加凝胶时间,提高耐焦烧性能;而高温下自催化反应的级数越高,越有利于加速交联反应,提高交联度。单一添加剂只能同向改变级数反应和自催化反应的级数,复合添加剂的协同作用则能逆向改变级数反应和自催化反应的级数,从而实现了在保证交联度的前提下提升绝缘料的耐焦烧性能。该研究为推进高压电缆低密度聚乙烯绝缘料国产化提供了重要理论支撑。

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。

高压电缆交联聚乙烯绝缘料黏度参数对挤出特性影响的仿真研究

高压电缆交联聚乙烯(XLPE)绝缘料及其挤出成型技术是我国高压电缆生产的关键问题。绝缘料的黏度参数会影响其在单螺杆挤出机内包括挤出口流率和流道内熔体最高温度等的挤出特性,进而决定了高压电缆绝缘的成型质量和绝缘性能。该文通过仿真模拟的方法研究了高压电缆交联聚乙烯绝缘料的黏度参数对挤出特性的影响,提出利用绝缘料挤出最高温度-挤出口流率曲线反映不同黏度参数下的挤出特性变化规律。结果表明,最高温度随着挤出口流率增大而升高,零切黏度和松弛时间对最高温度-挤出口流率曲线的斜率影响最大,幂律指数次之,温度系数影响最小。其中,零切黏度和幂律指数与挤出口流率和最高温度的关系均为正相关,且零切黏度增大到一定值后挤出口流率不再明显增大而最高温度持续提升;松弛时间和温度系数与挤出口流率和最高温度的关系均为负相关,且温度系数较小挤出特性较好。最终,根据实际电缆绝缘料挤出生产需求,提出了绝缘料黏度参数的适宜范围。该文可为国产高压电缆交联聚乙烯绝缘料的研发和挤出成型技术的提升提供重要数据支撑与理论依据。

交联聚乙烯绝缘料耐焦烧性能的对比研究

选取3种牌号商用高压电缆交联聚乙烯绝缘料为研究对象,首先通过高温剪切作用下绝缘料熔体扭矩随温度的变化规律,对比分析3种绝缘料的耐焦烧性能,并通过凝胶含量表征焦烧试样的焦烧程度,然后提出采用绝缘料熔体在高温下的扭矩变化率作为特征量来表征绝缘料耐焦烧性能的方法,并通过不同牌号商用绝缘料焦烧程度的表征结果验证该方法的有效性。此外,通过红外光谱对3种绝缘料中交联剂含量和抗氧剂含量进行对比分析,结合凝胶渗透色谱法测得的绝缘料基料分子量,建立了绝缘料添加剂含量、基料分子量与其耐焦烧性能的关联。结果表明:通过绝缘料在高温剪切作用下的扭矩分析,可以有效区分不同商用绝缘料的耐焦烧性能,并发现交联剂含量过高是导致绝缘料耐焦烧性能差的主要原因,通过适当减少交联剂用量、增加抗氧剂用量、降低重均分子量可以提升绝缘料的耐焦烧性能。

交联聚乙烯绝缘高温直流击穿威布尔分布的厚度效应

交联聚乙烯绝缘层厚度设计是高压直流电缆研发的关键任务之一。然而,实验室中难以获得厚绝缘样品的直流击穿性能参数,绝缘层厚度设计缺少直接的数据支撑,因此研究交联聚乙烯绝缘直流击穿的厚度效应具有重要意义。该文获得了不同厚度交联聚乙烯绝缘样品在90℃下的直流击穿特性,揭示了交联聚乙烯绝缘威布尔特征击穿场强和形状参数随样品厚度的增加而减小的厚度效应。采用电荷输运和分子链位移调制模型计算了交联聚乙烯的直流击穿过程,结果表明击穿威布尔形状参数受陷阱能级、陷阱密度、载流子迁移率随机变量标准差的影响。在厚试样中,三种电荷陷阱参数的高斯分布更宽、标准差大,导致击穿场强分散性增大,其中电荷陷阱能级随机变量标准差的影响最显著。因此,交联聚乙烯绝缘电荷陷阱参数分布是决定其高温直流击穿厚度效应的关键。该研究可为高压电缆绝缘设计提供理论指导和实验依据。

直流与交流交联聚乙烯电缆料绝缘特性的差异及其机理分析

为研究交、直流电缆料绝缘特性的差异及其相关机理,对比测试了不同温度下交、直流电缆料的空间电荷和介电性能等主要绝缘特性,并通过红外光谱分析了造成差异的机理。研究结果表明:相比较交流电缆料,直流电缆料的空间电荷性能更优异、直流场下的击穿分散性更小但短时击穿场强稍低、杂质离子电导更少;红外光谱分析发现交、直流电缆料中羰基含量不同,而羰基含量表征了主链的完整程度和极性基团的含量,因此认为交直、流电缆料主链的完整程度和极性基团的含量是影响其绝缘性能差异的主要原因。

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。

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。

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。

高压直流电缆用交联聚乙烯介电性能的对比研究

为研究温度对直流电缆用交联聚乙烯绝缘性能的影响,选取了2种具有代表性的直流电缆用交联聚乙烯和1种交流电缆用交联聚乙烯进行对比研究。分别对其在不同温度下的直流电导率和空间电荷集聚特性进行分析。结果表明:在温度范围为20~70℃时,3种交联聚乙烯试样的直流电导率随着温度的升高呈指数增大,但电导活化能有差异,直流电缆用交联聚乙烯的电导率随温度升高的变化程度较小;交流电缆用交联聚乙烯以积聚负电荷占主导,而2种直流电缆用交联聚乙烯空间电荷的平均电荷密度较小。此外,3种材料在常温下的直流击穿场强差异明显;红外光谱结果表明直流电缆用交联聚乙烯具有更少的羰基基团。2种直流电缆用交联聚乙烯分别采用提高纯净度和引入无机填料2种方式,使直流介电性能得到了改善。

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10mm/min时，试样的拉伸强度和弯曲强度分别为70.6MPa和95.8MPa，储能模量达到14263.1MPa；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。

新闻事件的分布式混合推荐算法

针对新闻的个性化服务差及推荐效率低的问题,提出了一种新闻事件的分布式混合推荐算法.该算法改进了传统的层次聚类算法用于新闻事件发现,通过协调簇中心距离和簇间最远距离的权重解决了传统层次聚类中的大簇问题;使用混合推荐算法进行事件推荐,引入了事件的多重特征来计算用户兴趣模型,更准确地表示用户的兴趣偏好;采用Spark分布式计算平台实现该算法,可处理大数据的个性化推荐问题.在公开数据集上的实验结果表明本文方法有效.

中医辨证论治肝性脑病验案1则

陆某某,女,85岁,2016年5月15日初诊。间断右胁下胀痛2年余,伴神志欠清2天。查腹部彩超示：肝实质颗粒增粗,肝右叶不均匀中等回声结节。血氨：123.000 umol/L。以肝恶性肿瘤、肝硬化、肝昏迷（肝性脑病）收入院。患者神志欠清,意识模糊,呼之可应,面赤,烦躁不安,偶感右胁下胀痛,右侧面部及眼睑瞤动,饮食无碍,食欲欠佳,寐欠安,二便尚调,舌黯少苔、舌尖有瘀点,脉弦细数。中医辨证：肝肾阴虚。治法：滋阴柔肝,

硅脂对硅橡胶电树枝劣化特性的影响机制研究

电树枝劣化是硅橡胶电缆附件绝缘性能下降甚至击穿的主要原因,但电缆附件安装时在电缆本体与附件界面处涂覆的硅脂对硅橡胶电树枝劣化性能的影响目前尚缺乏研究。该文研究硅脂对硅橡胶电树枝劣化特性的影响,发现硅脂导致硅橡胶的起树电压由13.5kV下降至10.8kV,电树枝形貌由枝状向丛状转变。进一步的表面电位衰减特性、热分解过程和交联密度的测试结果表明,硅脂导致硅橡胶主链断裂,硅橡胶与白炭黑的物理交联结构被破坏、交联密度下降,硅橡胶中的自由体积增大,电荷迁移率上升。因此,注入的电荷在电场作用下获得更高的能量,撞击分子链段使其破坏程度加剧,最终导致硅橡胶绝缘起树电压降低。同时,自由体积的增大使得在较低的径向电场下,电荷也能加速获得足够的能量打断分子链。因此,电树枝形貌逐渐由树枝状向丛林状转变。

纳米TiO2对直流电缆用XLPE介电性能的影响

为探索提升高压直流电缆用交联聚乙烯直流介电性能的方法,采用熔融共混法在直流电缆用交联聚乙烯基体中添加微量(质量分数0.1%、0.5%、1%)纳米TiO2制备得到XLPE/TiO2纳米复合介质,并通过纳米粒子表面偶联剂处理对比研究了表面改性对XLPE/TiO2介电性能的影响。采用SEM观测纳米粒子的分散性,测试了XLPE和XLPE/TiO2的结晶度、电导率温度特性、空间电荷注入特性和直流击穿场强。结果表明,采用偶联剂进行表面处理能够改善纳米粒子的分散性,在直流电缆用XLPE中直接添加微量纳米TiO2能够增大结晶度、电导活化能和直流击穿场强,降低电导率,抑制正电荷的注入,而添加经过偶联剂处理的纳米TiO2可使这些影响更加显著。分析认为,结晶度的增大是由于纳米粒子的成核作用,而偶联剂处理使得粒子与基体结合更加紧密从而进一步增大结晶度。电导特性和空间电荷特性的改善主要由于纳米TiO2形成交互区以及聚集态结构改变对陷阱特性的影响,在较低场强下测试得到的电导活化能的增大即对应为复合介质的深陷阱能级的增加,因此电荷注入得到了明显的抑制。电荷陷阱的引入也使得电导率随粒子含量的增加而减小。直流击穿场强的提高则是由聚集态结构和陷阱特性两者共同作用导致的。因此,高压直流电缆用交联聚乙烯材料可以采用添加微量纳米TiO2(0.5%)进一步改善直流介电性能,偶联剂处理过程则使得改善效果更加显著。

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。

微纳掺杂对环氧/氮化硼复合绝缘热导率和击穿特性的影响

采用微米和纳米氮化硼(BN)为填料,制备了微纳掺杂环氧/BN复合绝缘材料,并对BN掺杂总量一定时,环氧/BN复合绝缘热导率和击穿特性随纳米BN掺杂量的变化进行研究。结果表明:当控制BN掺杂总质量分数为20%时,随着纳米BN含量的增加,复合绝缘的热导率略有下降,工频电气强度先上升后下降,厚度为0.2 mm的试样在8 kV、25 kHz高频双极性方波电压下的耐压时间缩短。纯微米BN掺杂的环氧复合材料热导率最大(0.83 W/(m·K)),且在高频双极性方波电压下的耐压时间最长(193 s),分别比纯环氧树脂提高了277%和408%;当纳米BN的质量分数为1%时,环氧复合绝缘的工频电气强度最高,为131 kV/mm,比纯环氧树脂提高了27%。因此,对于微/纳米共掺杂环氧复合体系而言,纳米颗粒的加入主要有助于提高复合材料的工频电气强度,但会使复合材料的热导率下降,缩短其在高频双极性方波电压下的耐压时间。

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10kV交联聚乙烯（XLPE）电缆试样，在阻尼振荡波（DAC）作用下，研究了20～300Hz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38．2～173．2Hz内，DAC击穿电压随频率的升高而增大，在173．2Hz处击穿电压达到峰值约为24kV；在173．2～300Hz内，DAC击穿电压随频率的升高而降低。

交联剂和抗氧剂对低密度聚乙烯绝缘料熔体黏弹特性的影响

高压电缆用低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)绝缘料熔体的黏弹特性决定了其挤出加工成型水平,研究交联剂和抗氧剂对其未交联时黏弹特性的影响规律与机制对于提升绝缘质量具有重要意义。该文以LDPE为基料,分别混制含过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide,DCP)和3种不同抗氧剂的电缆绝缘料,使用旋转流变仪获得DCP和抗氧剂对自制绝缘料未交联时黏弹特性的影响规律,并从原子水平分析其微观影响机制。结果表明,添加少量的抗氧剂会对绝缘料黏弹特性产生显著的影响,且随着添加含量的增加,其复数黏度和动态模量均逐渐下降。由DCP和抗氧剂分子化学构成和拓扑结构的差异引起其对绝缘料黏弹特性的影响程度不同,即添加剂分子有效极性基团数量越多、分子尺寸越小、形状越趋向线型扁圆,对绝缘料黏弹特性的影响程度越大。该研究为深入理解交联剂和抗氧剂对高压电缆用LDPE绝缘料未交联时熔体黏弹特性的影响机制提供了理论参考。