绝缘纸板表面微纳结构Al2O3功能膜的构筑及其抑制空间电荷注入的机制

空间电荷是影响和制约换流变油纸绝缘材料绝缘强度的关键因素。与体掺杂不同属性纳米颗粒实现抑制空间电荷的传统方法相比,需要探索新思路、新方法实现油浸绝缘介质的空间电荷注入。以射频反应磁控溅射为技术手段,在绝缘纸板表面成功制备了微纳结构Al2O3功能膜;通过电声脉冲空间电荷测量法,以及预压及无预压情况下的直流击穿测试获得构筑微纳结构Al2O3功能膜油浸绝缘纸板的空间电荷和直流击穿特性。研究表明,绝缘纸板表面构筑的微纳结构Al2O3功能膜提升了油浸绝缘纸板体积电阻率,有效抑制油浸绝缘纸板空间电荷的注入,并显著减弱由空间电荷积聚引起的油浸纸板内部电场畸变程度,表面构筑微纳结构Al2O3功能膜油浸纸板的预压直流击穿电压值得到了较高提升。微纳结构Al2O3功能膜除了具备纳米粒子相关效应外,还提升了电荷注入势垒。

绝缘纸板表面微纳Al2O3/PTFE复合功能层制备及其对空间电荷注入的影响

抑制油浸绝缘纸空间电荷注入和积聚对提升换流变压器油纸绝缘系统稳定性有重要意义。传统抑制油浸绝缘纸空间电荷注入的方法是对绝缘纸进行体掺杂纳米材料改性,但其改性效果受限于纳米颗粒分散程度。与此相比,材料表面改性方法的工艺简单、重复性好,在赋予材料新颖特性的同时也能基本保持材料本体的性能。鉴于此,该文首先以射频磁控溅射为技术手段,在绝缘纸板表面构筑Al2O3/PTFE复合功能层,对Al2O3/PTFE复合功能层的组成成分和微观形貌进行表征分析;然后以空白绝缘纸板为参照,测试分析Al2O3/PTFE复合功能层油浸绝缘纸板的空间电荷、直流击穿和陷阱分布特性。结果表明,Al2O3/PTFE复合功能层以微纳结构形式存在于绝缘纸表面;微纳Al2O3/PTFE复合功能层能显著抑制油浸绝缘纸板空间电荷的注入并提升其直流击穿电压;与空白油浸绝缘纸板相比,直流15kV/mm下微纳Al2O3/PTFE复合功能层油浸绝缘纸板内部积聚的电荷总量减少了40%,且由空间电荷积聚引起的电场强度畸变率由33.33%降至6.7%;微纳Al2O3/PTFE复合功能层油浸绝缘纸板的无预压直流击穿电压和预压直流击穿电压分别比空白油浸绝缘纸板提升5.3%和15%;热刺激去极化电流测试结果表明,微纳Al2O3/PTFE复合功能层引入大量深陷阱,这是Al2O3/PTFE复合功能层对绝缘纸板产生空间电荷注入抑制和直流击穿电压提升作用的主要原因。

固体绝缘介质中的空间电荷效应及应用

本文从测量、危害、抑制方法、应用、仿真等研究角度出发,概括介绍了固体绝缘介质中空间电荷研究的发展历史及进展.目前广泛使用的测量空间电荷分布的技术大体上分为声学效应方法和热学效应方法,这两类方法的空间分辨率和应用范围均有所差异.对于空间电荷能量陷阱的分布测量,目前还缺乏切实可靠的方法与技术,常用的热刺激放电电流法和光刺激放电电流法的结果无法进行对比.近年来出现了压激电流法的研究,但这一方法仍在试验中.针对空间电荷引起的电场畸变和放电破坏等危害,已出现了诸如绝缘介质表面改性、原料添加剂改性等多种有效的方法.电介质中空间电荷的存在有弊也有利.空间电荷效应最主要的应用是驻极体材料的应用,关于驻极体的制备方法、电荷特性以及应用均有大量的研究.对空间电荷的仿真研究可分为空间电荷行为的物理模型研究和实验测量数据的处理,其发展相对其他研究领域较为落后.

我国发展直流海底电力电缆的前景

例举世界重要的海底电缆工程,表明其中大部分为直流海底电缆工程。叙述直流输电特点,着重以不同类型的直流和交流海缆载流量计算,证明直流海底电缆在输电容量、输电损耗和电缆线路长度限制方面显著优于交流海底电缆。肯定了我国发展直流海底电缆的必要性。有些运行条件下直流海底电缆会是优先的方案,甚至是唯一的选择。提出以发展直流交联聚乙烯(XLPE)海底电缆作为主要目标,并在比较不同类型海缆绝缘中的空间电荷对电场分布和电气绝缘性能影响和深入研究空间电荷积聚、抑制和移去机理基础上,积极研发抑制空间电荷积聚的XLPE绝缘料,作为关键技术突破,用于开发直流XLPE绝缘海底电缆,推进我国直流海底电力电缆的技术发展。