基于电应力损伤特征值的XLPE绝缘电压耐受指数评估方法研究

XLPE绝缘的电压耐受指数n表征绝缘电寿命特性,对加速寿命试验中获取的失效数据进行分析可以获取n值,然而,加速寿命试验中的外施场强与试验所获失效数据的分析方法影响n值的准确性。本文研究电压耐受指数n的评估方法,对XLPE绝缘试样分别进行恒定应力试验与步进应力试验,提出基于损伤特征值的试验数据分析方法,该方法通过损伤矩阵建立试验中累积损伤阈值(Dc)与n的映射关系,以矩阵秩的变化作为n值的选取依据。结果表明:本文所提方法在恒定应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n2=12.43,在步进应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n3=12.04,较线性拟合获取的XLPE绝缘电压耐受指数n1=12.83仅相差3%与6%,且本文所提方法能够节省75%以上的试验时间,验证了该方法的有效性。

无卤阻燃聚合物绝缘材料研究进展

聚合物因其优异的电绝缘性能、力学性能、加工流变性能等被广泛应用于电力设备如电线电缆、绝缘子等的电气绝缘。随着输变电系统电压等级的升高及电线电缆的大负荷传输,因电线电缆绝缘问题引发的火灾日趋严重,由此导致的生命及环境危害引起高度重视,因而对聚合物绝缘材料的阻燃性能提出更高要求。综述了针对电线电缆绝缘的无卤阻燃聚合物绝缘材料研究进展,讨论了材料组成、结构、性能及其阻燃机理,阐明了其性能优势及不足,以期为该类材料的研发及其在高电压等级电气绝缘领域的应用提供依据。

聚合物基导热绝缘复合材料研究与应用进展

导热绝缘材料是保障微电子设备、电力装备工作效率和稳态运行必不可少的部分,但随着设备功率的提高,目前主流的硅基材料难以满足高集成技术、微电子封装、大功率电力装备等关键技术对材料导热、绝缘以及力学性能的要求,亟待开发下一代导热绝缘材料。聚合物基导热绝缘材料因其优异的绝缘、导热和机械延展等优异特性而被广泛关注,该文主要以聚合物基复合材料内部结构对导热、绝缘及力学性能的影响为基础,分析总结填料种类、含量、填料尺寸以及填料的复合网络对聚合物热导率的影响规律,并对复合材料的结构设计方法及在各领域的应用现状进行全面梳理与总结,为高导热绝缘复合材料的设计与性能优化提供指导,推动其规模化应用。

高压及超高压XLPE电缆附件施工时电缆绝缘处理工艺

在XLPE电缆附件安装施工过程中,需将电缆接头与其他附件进行连接,在现场施工时,经常出现电缆绝缘处理不到位的情况,导致电缆接头与其他附件无法良好连接,影响电缆使用寿命。因此,在现场施工前对电缆绝缘进行处理十分必要。本文主要对高压及超高压XLPE电缆附件施工时电缆绝缘处理工艺进行分析。通过对高压及超高压XLPE电缆附件施工中电缆绝缘处理工艺的分析,总结现场施工经验,可为现场施工提供一定的参考。

索尔维推出面向电动汽车电池模组绝缘应用的新型耐高温聚合物

全球领先的特种材料供应商索尔维宣布旗下Xydar液晶聚合物(LCP)产品线又添一员——全新耐高温、阻燃牌号聚合物Xydar LCPG-330HH。该材料旨在满足电动汽车电池元件的关键安全需求,解决了极具挑战性的耐高温和绝缘要求,尤其适用于使用更高电压系统的电动汽车电池模组端板绝缘。索尔维公司材料事业部交通运输市场负责人表示:“随着汽车制造商将下一代电动汽车的电压从400 V提高到800 V,欧洲、中国、美国等国家的新法规对电池部件的要求也在不断提高。”

TSC/TSL联合谱在绝缘聚合物电老化研究中的应用

该文测量了纯聚乙烯和含自由基清除剂的聚乙烯试样老化过程中的TSC/TSL联合谱。通过测得的谱图查明了聚乙烯在电老化过程中陷阱和发光中心的密度变化 ,并分析了老化过程中聚乙烯分子链的运动形式的变化。根据视在陷阱总量和发光中心总量的计算 ,表明在电老化过程中陷阱的密度变化比复合发光中心的更明显。这种自由基清除剂主要是通过抑制老化过程中陷阱的产生 ,尤其是深陷阱的产生 ,实现抑制电老化的功效。这对今后研究提高聚乙烯耐电老化的途径有明显的指导意义。

空间电荷在评估绝缘聚合物电老化程度中的应用研究

通过向聚乙烯中添加一种电压稳定剂 ,能够有效地抑制聚乙烯的电老化。纯聚乙烯和含电压稳定剂的聚乙烯的试样经过不同时间的电老化后 ,空间电荷测量表明 ,在电老化过程中 ,空间电荷的分布发生变化 ,出现正负电荷峰的分离和叠加。两种性质的试样中的空间电荷总量都近似地随老化时间呈线性增长 ,并与老化后的残余绝缘强度的变化有对应关系。分析表明 ,以试样的短路空间电荷总量与老化时间关系 。

聚合物绝缘电热联合老化的陷阱理论和实验验证

基于聚合物电老化陷阱理论和自由基反应动力学，推导出聚合物在电热联合老化条件下的寿命公式，并通过对聚丙烯薄膜的电热联合老化寿命数据和聚乙烯不同温度下电树枝起始电压数据的统计分析，理论公式得到了实验验证。

聚合物绝缘材料表面陷阱与电致发光现象研究

聚合物材料老化前会出现电致发光现象,其紫外分量可能导致材料的劣化。因此电致发光的研究可为分析材料老化和击穿机理提供依据。该文首先基于等温电流衰减理论,设计了材料表面陷阱参数测量装置,实验中采用多针电极对低密度聚乙烯(polyethylene,LDPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)和聚四氟乙烯(polytetrafluoroetylene,PTFE)3种材料进行表面充电,记录表面电位衰减并按照等温电流衰减理论计算得到材料表面陷阱参数。结果显示,LDPE的陷阱密度较PTFE和PP大,LDPE和PTFE的电子空穴陷阱分布成对称结构,PP的电子陷阱密度明显大于空穴陷阱密度,这与材料的分子结构的对称性有密切关系。同时基于单光子计数模块设计了微弱发光数据采集系统,对上述材料在真空中交流电压下的电致发光特性进行了测量和分析。材料的陷阱密度对其电致发光特性具有重要的影响,材料的陷阱密度越高,发光越弱,反之则越强。

聚合物绝缘与功能电介质材料的若干研究热点述评

电力设备及电子器件的发展需要高性能的绝缘与功能电介质作为支撑,高储能密度聚合物绝缘材料、导热绝缘聚合物绝缘材料以及非交联型高压交/直流电缆绝缘材料等是近期绝缘与功能电介质材料领域的研究热点,本文对上述三个研究热点在国内外的主要研究进展进行了综述,并展望了未来的发展方向。

聚合物绝缘材料直流闪络特性及表面形貌实验研究

研究绝缘材料沿面闪络特性及闪络过程中材料表面形貌的变化,可以为提高绝缘材料沿面耐压性能及材料表面改性处理提供参考。文中采用正极性直流电压源,对大气环境下聚四氟乙烯(PTFE)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的沿面闪络特性及闪络前后表面形貌进行了实验研究。结果表明:绝缘材料直流闪络电压近似服从韦伯分布,可借助韦伯分布统计方法求出任意概率下的闪络电压。采用三维显微镜及原子力显微镜观测了闪络前后材料的表面形貌,发现材料表面的放电痕迹均在阴极附近更为严重,并且闪络后材料表面出现连续状沟壑,表面起伏变大、粗糙度变大。文中分析表明,绝缘材料的沿面闪络电压受电场畸变程度及材料表面形貌特性的影响,可为提高聚合物绝缘材料的沿面耐压性能提供一定的参考。

聚合物绝缘空间电荷动力学的理论模型与数值仿真研究进展

强电场下聚合物空间电荷动力学过程的物理机制、实验观测及其与电气绝缘特性的关联是高电压绝缘领域的研究热点之一。目前,空间电荷测量技术的信号质量、空间分辨率与测量速度难以满足实际工程需求,而空间电荷动力学数值仿真能提供实验难以获得的数据以及发现规律,判定起主导作用的经典电导模型,有助于揭示绝缘老化机理、指导产品设计、预测服役寿命。该文首先介绍聚合物绝缘空间电荷动力学的基本理论和数学方程的一般形式,梳理2种典型绝缘结构的空间电荷仿真模型,并述评常用数值算法的特点。其次,介绍空间电荷数值仿真在基础电气性能表征、空间电荷包现象模拟以及电树枝老化特性阐释的初步应用。最后,针对空间电荷动力学模型算法的完善、微观材料参数的提取、多尺度仿真路线的提出、大尺寸和多层介质空间电荷的测量问题进行了展望。

3种聚合物薄膜拉伸状态下的绝缘强度研究

研究了聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺薄膜(PI)、聚丙烯层压纸(PPLP)3种聚合物薄膜经液氮浸泡和冷热循环后在拉伸状态下的电气绝缘强度,并与未处理的样品进行对比。结果表明:未处理时,PI薄膜的工频绝缘强度最大;经液氮浸泡后,PTFE和PI薄膜的工频绝缘强度相当,而PPLP薄膜的工频绝缘强度相对稳定。

聚合物固体绝缘材料应用研究

变压器的性能受其绝缘系统的限制,目前在油浸式变压器中普遍使用绝缘纸以及绝缘纸板作为基本绝缘,而纤维素在高温下易发生水解,导致绝缘劣化。旨在提出实用的新型绝缘材料,论述并分析了若干种固体材料的绝缘性能,最后对各种聚合物固体绝缘材料的性能进行了比较。

聚合物/Al_2O_3导热绝缘复合材料研究进展

Al_2O_3以其优越电绝缘性及良好导热能力、价格低廉等综合性能成为目前制备导热绝缘复合材料的一类重要填料。综述了聚合物/Al_2O_3导热绝缘复合材料的研究进展,重点阐述了氧化铝的用量、形状、粒径、表面改性、混杂填充及加工方法等对聚合物/Al_2O_3复合材料热导率及其他性能的影响,为制备综合性能优良的聚合物/Al_2O_3复合材料提供有益参考。

35 kV聚合物混凝土固体绝缘输电管道研究

聚合物混凝土固体绝缘输电管道是一种新型的输电装置,文中介绍了聚合物混凝土的性能和聚合物混凝土固体绝缘输电装置的制作工艺,对试制的35 kV聚合物混凝土固体绝缘输电管道样机,设计了样机的测试试验并进行相关测试,主要包括:绝缘电阻试验测试,电容和介质损耗试验测试,工频耐压试验测试,局部放电试验测试,雷电冲击耐压试验测试,温升试验测试,动热稳定性试验测试。试验结果表明,35 kV聚合物混凝土固体绝缘管道样机的各项性能测试结果均达到设计时的预期要求,使得聚合物混凝土固体绝缘输电管道成为切合实际的输电装置。

聚合物基绝缘材料的研究

采用乙烯基酯树脂和功能交联剂 ,通过提高树脂基体固化交联密度来改进绝缘材料的介质损耗 ,实现了聚合物基绝缘材料的室温固化 ,达到了降低聚合物绝缘材料介质损耗的目的 ,研究了通过功能填料改性树脂的工艺 ,具有一定的实用价值。

聚合物基导热绝缘复合材料的制备及逾渗模型的应用

采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和无机导热填料制备聚合物基导热绝缘复合材料，概述了以逾渗理论为基础的热导率计算模型，并应用所制备的导热绝缘复合材料讨论了逾渗模型的准确性。结果表明，SiC填充的复合材料具有较好的导热性能；填料体积分数达0．5时，复合材料的热导率可达1．86W／（m·K）。研究表明，简单地运用逾渗理论在预测导热复合材料体系的热导率方面准确性不足，需要进一步考虑实际填料粒子分布与理论假设的差异以及界面相的存在等因素的影响。

核电辐射环境下聚合物绝缘介电现象研究现状

分别从电荷特性和击穿特性两个方面综述了辐射条件下聚合物绝缘介电现象的相关研究。总结发现,聚合物在高能辐射作用下,交联反应和降解反应对聚合物的介电性能分别产生相反的作用,辐射效应结果取决于哪一反应占优势。聚合物材料的辐射老化结果与多种因素有关,如材料类型、辐射总量、辐射率、辐射时间、环境气氛等。

基于化学反应速率理论的绝缘聚合物直流老化演变的仿真研究

直流电场作用下绝缘聚合物老化演变的仿真研究,对促进计算高电压工程学的发展有重要的理论及工程价值。为此使用MATLAB自定义编程,在二维坐标中建立有限差分老化数值模型;用绝缘薄膜的老化寿命数据所拟合的小尺寸结构单元的通用参数,表征大尺寸绝缘样品的材料不均匀性;并基于化学反应速率理论,量化计算绝缘老化过程。通过仿真发现,绝缘聚合物内部的薄弱点率先发生微小劣化,导致局部电场畸变;增强的局部电场进一步加速局部区域的老化进程,引起劣化区域的扩大与延伸;最终当局部场强达到临界值时,绝缘内部发生快速的击穿过程,并形成贯穿上下电极的细丝状导电路径,在靠近极板时由于局部电场分散性而出现分形的失效结构。该研究提出的数值仿真模型可高效、直观地反映绝缘聚合物老化过程中,从随机性局部劣化演变到确定性宏观失效的物理规律,为深入理解绝缘老化失效提供了理论参考和依据。