納米氧化硅-聚乙烯復(fù)合材料直流介電性能的研究.pdf

1、電網(wǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)拉動(dòng)了輸電電纜行業(yè)的大力發(fā)展。作為直流輸電電纜絕緣材料的主要成分，聚乙烯的性能決定了電纜的使用壽命及適用環(huán)境。直流電纜材料在加工過(guò)程會(huì)添加交聯(lián)劑提高其性能以適應(yīng)更高的工作溫度，添加抗氧劑以延緩在長(zhǎng)時(shí)工作下氧化作用引起的老化。本文研究了納米氧化硅和聚乙烯共混的納米復(fù)合材料在填充濃度、交聯(lián)劑、抗氧劑和溫度的影響因素下介電性能的變化。從電導(dǎo)特性、空間電荷抑制能力和直流擊穿強(qiáng)度三個(gè)方面來(lái)探討材料對(duì)上述影響因素的依賴關(guān)系。

2、　　用熔融共混法制得文中所需本文所需九種材料。經(jīng)平板硫化機(jī)壓制成型后，使用掃描電子顯微鏡、紅外光譜分析和X射線衍射分析對(duì)材料的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分進(jìn)行表征和分析。
　　為探討填充濃度對(duì)SiO2/LDPE介電特性的影響，文中采用的填充濃度分別為0％、1%、2%和3%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度的升高材料的電導(dǎo)率都逐漸增大。添加納米SiO2后，材料的電導(dǎo)率明顯變小，且隨著填充濃度的增加，復(fù)合介質(zhì)的電導(dǎo)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在高溫高場(chǎng)下表現(xiàn)尤為明顯

3、，90℃下40kV/mm時(shí)，填充濃度為1%的SiO2/LDPE的電導(dǎo)率比填充濃度3%的大一個(gè)數(shù)量級(jí)。與未添加納米氧化硅的聚乙烯材料對(duì)比，納米復(fù)合介質(zhì)的空間電荷抑制能力得到了明顯的提升。其中填充濃度為1%的SiO2/LDPE的空間電荷抑制能力最強(qiáng)。納米微粒的添加也提升了直流擊穿強(qiáng)度。填充濃度從1%~2%時(shí)，直流擊穿強(qiáng)度降低，而從2~3%時(shí)直流擊穿強(qiáng)度上升。在90℃時(shí)，三種材料的直流擊穿強(qiáng)度基本相同。
　　為研究交聯(lián)作用和抗氧劑對(duì)填充

4、濃度為1%的SiO2/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)介電性能的影響，實(shí)驗(yàn)室使用熔融共混法制得六種材料。首先研究交聯(lián)作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)作用會(huì)明顯提高材料的電導(dǎo)率，加劇空間電荷的積聚。但交聯(lián)作用可明顯提升直流擊穿耐電強(qiáng)度，在高溫時(shí)表現(xiàn)明顯。其次，在研究抗氧劑作用時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了兩種變化趨勢(shì)。一是XLPE材料中發(fā)現(xiàn)：添加抗氧劑后，材料的電導(dǎo)性增加，空間電荷分布較多，直流擊穿強(qiáng)度也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；二是SiO2/LDPE和SiO2/XLPE材料發(fā)現(xiàn)：添加抗氧劑