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机械拉伸对聚丙烯绝缘空间电荷与击穿特性的影响研究
被引量：
9
1
作者
李忠磊
王赫宇
+2 位作者
范铭升
周硕凡
杜伯学
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第11期4255-4265,共11页
为研究机械拉伸对聚丙烯热塑性电缆绝缘空间电荷与击穿特性的影响,采用等温结晶方法制备具有不同结晶形貌的聚丙烯(polypropylene,PP)绝缘样品,研究不同拉伸率的PP绝缘样品直流电导、空间电荷与击穿特性,并对拉伸前后材料微观结晶形貌...
为研究机械拉伸对聚丙烯热塑性电缆绝缘空间电荷与击穿特性的影响,采用等温结晶方法制备具有不同结晶形貌的聚丙烯(polypropylene,PP)绝缘样品,研究不同拉伸率的PP绝缘样品直流电导、空间电荷与击穿特性,并对拉伸前后材料微观结晶形貌进行表征,分析机械拉伸下结晶形貌变化对电气性能的影响机理。结果表明:机械拉伸形变将导致PP绝缘电导率提高、空间电荷积聚量增多,以及直流击穿场强显著降低。相比于等规聚丙烯绝缘,等规聚丙烯/间规聚丙烯共混绝缘具有较高的断裂伸长率,在相同拉伸率情况下空间电荷密度较低,击穿场强提高。通过控制等温结晶时间可调控结晶度和结晶形貌,改善绝缘抗冲击性能,抑制拉伸条件下空间电荷注入,提升绝缘击穿场强。研究表明,机械拉伸应力导致球晶出现形变甚至破坏现象,晶区–非晶区界面形成缺陷,是导致绝缘空间电荷注入加剧、击穿性能显著下降的根本原因。
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关键词
高压直流电缆
聚丙烯绝缘
机械拉伸
空间电荷
击穿强度
结晶形貌
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职称材料
聚丙烯高压直流电缆绝缘研究进展与展望
被引量：
24
2
作者
杜伯学
李忠磊
+1 位作者
周硕凡
范铭升
《电气工程学报》
CSCD
2021年第2期2-11,共10页
聚丙烯(Polypropylene,PP)绝缘材料具有绝缘性能优良、无需交联、可熔融再利用等优点,是环保型高压直流电缆绝缘的重要发展方向。聚丙烯基绝缘材料存在电气和力学性能难以协同调控的矛盾,是国产高压直流电缆聚丙烯绝缘所面临的主要瓶颈...
聚丙烯(Polypropylene,PP)绝缘材料具有绝缘性能优良、无需交联、可熔融再利用等优点,是环保型高压直流电缆绝缘的重要发展方向。聚丙烯基绝缘材料存在电气和力学性能难以协同调控的矛盾,是国产高压直流电缆聚丙烯绝缘所面临的主要瓶颈问题。为此从聚丙烯绝缘聚集态结构角度出发,介绍了聚丙烯绝缘聚集态结构及其表征方法,综述了共混与共聚、成核剂添加、结晶温度控制三种调控手段在调控聚丙烯聚集态结构及宏观性能方面的研究进展,论述了不同调控方法对高压直流电缆聚丙烯绝缘电气与力学性能的作用机理。分析表明,β成核剂可抑制聚丙烯绝缘中空间电荷的注入与积聚,提高击穿场强,同时显著提升其抗冲击性能;适当的结晶温度可提升聚丙烯结晶度,控制球晶尺寸,协同提升绝缘电气与力学性能。最后从高压直流电缆的实际运行工况出发,分析并展望了聚丙烯绝缘材料的应用前景与发展方向。
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关键词
高压直流电缆
聚丙烯
聚集态结构
电气与力学性能
成核剂
结晶温度
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职称材料
硫代受阻酚复合抗氧剂对聚丙烯直流电缆绝缘空间电荷与直流预压击穿特性的影响
被引量：
5
3
作者
刘畅
李忠磊
+2 位作者
周硕凡
范铭升
杜伯学
《电气工程学报》
CSCD
2021年第2期42-49,共8页
聚丙烯(Polypropylene,PP)高压直流电缆绝缘的电导、空间电荷与击穿特性是评价其电学性能的关键性指标。为此选取了两种具有同分异构结构的硫代受阻酚类抗氧剂4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)(AO300)和4,4’-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)(AO73...
聚丙烯(Polypropylene,PP)高压直流电缆绝缘的电导、空间电荷与击穿特性是评价其电学性能的关键性指标。为此选取了两种具有同分异构结构的硫代受阻酚类抗氧剂4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)(AO300)和4,4’-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)(AO736),研究了抗氧剂对PP绝缘电导、空间电荷及极性反转下的击穿特性的影响规律和机理。试验结果表明,两种抗氧剂均会在PP中引入深陷阱中心,增大电导活化能,减少空间电荷积聚,并显著提高极性反转后的直流击穿强度。基于量子化学计算获得了两种抗氧剂的能带分布和键解离能(Bond dissociation energy,BDE),发现AO736相较于AO300可引入更多用以捕获高能电子的局域态陷阱,抑制高能电子对PP分子链的破坏过程;同时AO736中的氢氧键具有较低的BDE,反映出其具有更强的自由基清除能力,通过阻止PP中的自由基链式反应从而抑制击穿过程。分析认为,AO736可明显改善高压直流电缆用聚丙烯绝缘空间电荷和极性反转电压下的击穿性能。
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关键词
高压直流电缆
聚丙烯
抗氧剂
空间电荷
击穿强度
量子化学计算
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职称材料
题名
机械拉伸对聚丙烯绝缘空间电荷与击穿特性的影响研究
被引量：
9
1
作者
李忠磊
王赫宇
范铭升
周硕凡
杜伯学
机构
天津大学电气自动化与信息工程学院
国网冀北电力有限公司廊坊供电公司
国网江苏省电力有限公司南京供电公司
出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第11期4255-4265,共11页
基金
国家自然科学基金项目(52077148,U1966203)。
文摘
为研究机械拉伸对聚丙烯热塑性电缆绝缘空间电荷与击穿特性的影响,采用等温结晶方法制备具有不同结晶形貌的聚丙烯(polypropylene,PP)绝缘样品,研究不同拉伸率的PP绝缘样品直流电导、空间电荷与击穿特性,并对拉伸前后材料微观结晶形貌进行表征,分析机械拉伸下结晶形貌变化对电气性能的影响机理。结果表明:机械拉伸形变将导致PP绝缘电导率提高、空间电荷积聚量增多,以及直流击穿场强显著降低。相比于等规聚丙烯绝缘,等规聚丙烯/间规聚丙烯共混绝缘具有较高的断裂伸长率,在相同拉伸率情况下空间电荷密度较低,击穿场强提高。通过控制等温结晶时间可调控结晶度和结晶形貌,改善绝缘抗冲击性能,抑制拉伸条件下空间电荷注入,提升绝缘击穿场强。研究表明,机械拉伸应力导致球晶出现形变甚至破坏现象,晶区–非晶区界面形成缺陷,是导致绝缘空间电荷注入加剧、击穿性能显著下降的根本原因。
关键词
高压直流电缆
聚丙烯绝缘
机械拉伸
空间电荷
击穿强度
结晶形貌
Keywords
HVDC cables
polypropylene insulation
mechanical strains
space charge
breakdown strength
crystalline morphology
分类号
TM21 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
聚丙烯高压直流电缆绝缘研究进展与展望
被引量：
24
2
作者
杜伯学
李忠磊
周硕凡
范铭升
机构
天津大学电气自动化与信息工程学院
出处
《电气工程学报》
CSCD
2021年第2期2-11,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52077148,U1966203)。
文摘
聚丙烯(Polypropylene,PP)绝缘材料具有绝缘性能优良、无需交联、可熔融再利用等优点,是环保型高压直流电缆绝缘的重要发展方向。聚丙烯基绝缘材料存在电气和力学性能难以协同调控的矛盾,是国产高压直流电缆聚丙烯绝缘所面临的主要瓶颈问题。为此从聚丙烯绝缘聚集态结构角度出发,介绍了聚丙烯绝缘聚集态结构及其表征方法,综述了共混与共聚、成核剂添加、结晶温度控制三种调控手段在调控聚丙烯聚集态结构及宏观性能方面的研究进展,论述了不同调控方法对高压直流电缆聚丙烯绝缘电气与力学性能的作用机理。分析表明,β成核剂可抑制聚丙烯绝缘中空间电荷的注入与积聚,提高击穿场强,同时显著提升其抗冲击性能;适当的结晶温度可提升聚丙烯结晶度,控制球晶尺寸,协同提升绝缘电气与力学性能。最后从高压直流电缆的实际运行工况出发,分析并展望了聚丙烯绝缘材料的应用前景与发展方向。
关键词
高压直流电缆
聚丙烯
聚集态结构
电气与力学性能
成核剂
结晶温度
Keywords
HVDC cables
polypropylene
aggregation structure
electrical and mechanical properties
nucleating agent
crystallization temperature
分类号
TM215 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
硫代受阻酚复合抗氧剂对聚丙烯直流电缆绝缘空间电荷与直流预压击穿特性的影响
被引量：
5
3
作者
刘畅
李忠磊
周硕凡
范铭升
杜伯学
机构
天津大学电气自动化与信息工程学院
出处
《电气工程学报》
CSCD
2021年第2期42-49,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52077148)。
文摘
聚丙烯(Polypropylene,PP)高压直流电缆绝缘的电导、空间电荷与击穿特性是评价其电学性能的关键性指标。为此选取了两种具有同分异构结构的硫代受阻酚类抗氧剂4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)(AO300)和4,4’-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)(AO736),研究了抗氧剂对PP绝缘电导、空间电荷及极性反转下的击穿特性的影响规律和机理。试验结果表明,两种抗氧剂均会在PP中引入深陷阱中心,增大电导活化能,减少空间电荷积聚,并显著提高极性反转后的直流击穿强度。基于量子化学计算获得了两种抗氧剂的能带分布和键解离能(Bond dissociation energy,BDE),发现AO736相较于AO300可引入更多用以捕获高能电子的局域态陷阱,抑制高能电子对PP分子链的破坏过程;同时AO736中的氢氧键具有较低的BDE,反映出其具有更强的自由基清除能力,通过阻止PP中的自由基链式反应从而抑制击穿过程。分析认为,AO736可明显改善高压直流电缆用聚丙烯绝缘空间电荷和极性反转电压下的击穿性能。
关键词
高压直流电缆
聚丙烯
抗氧剂
空间电荷
击穿强度
量子化学计算
Keywords
HVDC cable
polypropylene
antioxidant
space charge
breakdown strength
quantum chemistry calculation
分类号
TM215 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
机械拉伸对聚丙烯绝缘空间电荷与击穿特性的影响研究
李忠磊
王赫宇
范铭升
周硕凡
杜伯学
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2022
9
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职称材料
2
聚丙烯高压直流电缆绝缘研究进展与展望
杜伯学
李忠磊
周硕凡
范铭升
《电气工程学报》
CSCD
2021
24
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职称材料
3
硫代受阻酚复合抗氧剂对聚丙烯直流电缆绝缘空间电荷与直流预压击穿特性的影响
刘畅
李忠磊
周硕凡
范铭升
杜伯学
《电气工程学报》
CSCD
2021
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