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界面喷涂Mg(OH)_2对直流电缆工厂接头绝缘交接层直流电气性能的影响 被引量：3
1
作者 孟繁博 陈向荣 +2 位作者 洪泽林 石逸雯 黄若彬 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第23期6471-6482,共12页
为了改善高压直流电缆工厂接头界面的绝缘特性,该文利用水解法制备了Mg(OH)_2,并配置了四种不同含量的Mg(OH)_2试剂,通过喷涂的形式,在工厂接头的界面处引入微量的Mg(OH)_2颗粒,利用物理、化学和电气测试手段分析了颗粒形貌,以及试样引... 为了改善高压直流电缆工厂接头界面的绝缘特性,该文利用水解法制备了Mg(OH)_2,并配置了四种不同含量的Mg(OH)_2试剂,通过喷涂的形式,在工厂接头的界面处引入微量的Mg(OH)_2颗粒,利用物理、化学和电气测试手段分析了颗粒形貌,以及试样引入Mg(OH)_2前后在30℃、50℃和70℃的直流电导、空间电荷和直流击穿特性。结果表明:Mg(OH)_2可以与酒精较好地结合,喷涂方式可以实现Mg(OH)_2在界面处的良好分散;片状的Mg(OH)_2颗粒更为松散,改善了颗粒的团聚现象;随着界面处喷涂Mg(OH)_2含量的增加,试样电导率先下降后增加,喷涂Mg(OH)_2质量分数为0.001%的试样呈现出最小的直流电导特性;界面喷涂质量分数为0.0005%的Mg(OH)_2试剂可以显著地抑制负极性电荷积聚;喷涂Mg(OH)_2后可以显著提高工厂接头试样的直流击穿场强。此外,构建了界面分子链模型,利用量子化学计算分析了引入Mg(OH)_2前后电子云轨道及态密度特性对试样绝缘特性的影响。结果表明,适量喷涂Mg(OH)_2可以有效地改善高压直流电缆工厂接头的绝缘特性。 展开更多
关键词 交联聚乙烯 工厂接头 氢氧化镁 界面绝缘 量子化学计算
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不同直流拓扑和敷设环境下35kV交流XLPE电缆直流载流量分析
2
作者 张添胤 王启隆 +3 位作者 王新 金泱 杨敏 陈向荣 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1285-1293,1304,共10页
交流电缆改为直流运行对于新能源发电并网以及提高供电容量有着重要意义.以35 kV交流交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆为研究对象,采用有限元方法对三线双极式、单极式和双极式3种直流拓扑结构下的三芯交流电缆进行温度... 交流电缆改为直流运行对于新能源发电并网以及提高供电容量有着重要意义.以35 kV交流交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆为研究对象,采用有限元方法对三线双极式、单极式和双极式3种直流拓扑结构下的三芯交流电缆进行温度场仿真;同时考虑配电网中常见的影响因素,如靠近热水管道、电缆集群敷设、电流不平衡等,研究其对交流电缆改为直流运行下的电缆载流量的影响.研究发现:在相同工作温度下,35 kV交流XLPE电缆在单极式直流拓扑结构下运行时的载流量最小,在三线双极式直流拓扑下运行时的载流量最大;当交流电缆与城市供水管道水平间距为2.0 m,垂直间距为0.5 m时,在上述3种直流拓扑下运行时的载流量下降了约3.0%;在电缆集群敷设时,加载非同步峰值能使载流量最大提升90 A;电缆载流量随电流不平衡度先增大后减小,在不平衡度为0时,电缆载流量达到最大.研究结果为35 kV交流XLPE电缆的直流改造提供了参考依据. 展开更多
关键词 XLPE电缆 直流拓扑 敷设环境 直流载流量
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高温下电压稳定剂对交联聚乙烯电树枝化及局部放电特性的影响 被引量：20
3
作者 陈向荣 洪泽林 +2 位作者 朱光宇 孟繁博 石逸雯 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期577-586,共10页
为了研究高温环境下电压稳定剂对交联聚乙烯电树枝化及局部放电特性的影响,该文制备了含质量分数为1%的电压稳定剂的交联聚乙烯(XLPE)共混试样,通过设计的高温环境下电树枝实时观察与局部放电同步测量系统,研究不同试样在30℃、50℃和7... 为了研究高温环境下电压稳定剂对交联聚乙烯电树枝化及局部放电特性的影响,该文制备了含质量分数为1%的电压稳定剂的交联聚乙烯(XLPE)共混试样,通过设计的高温环境下电树枝实时观察与局部放电同步测量系统,研究不同试样在30℃、50℃和70℃下电树枝的引发、生长及其局部放电特性。结果表明,试样在高温下引发的电树枝呈现典型的枝状结构。随着温度的升高,试样起树电压降低,电树枝生长速度加快,分枝数量减少,局部放电量和放电重复率显著增大。电压稳定剂的添加对电树枝的引发、生长和局部放电有明显的抑制作用。利用陷阱理论和量子化学计算,研究发现电压稳定剂的加入使得试样内部陷阱能级降低,陷阱密度增加,因其特有的量子化学特性,高能电子缓冲能力增强,空间电荷积累减少,从而使得交联聚乙烯材料的耐电性能得到提升。 展开更多
关键词 交联聚乙烯 电压稳定剂 电树枝 局部放电 高温
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电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV XLPE电缆材料绝缘性能的影响 被引量：12
4
作者 石逸雯 陈向荣 +2 位作者 孟繁博 洪泽林 朱汉山 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期5851-5861,共11页
该文研究了4-正丙基苯甲酸电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV交联聚乙烯(XLPE)电缆材料绝缘性能的影响。采用500kV XLPE直流电缆料,通过溶液共混法和热压法制备电压稳定剂含量分别为0%、1%、3%和5%的XLPE试样,对试样进行了空间电荷... 该文研究了4-正丙基苯甲酸电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV交联聚乙烯(XLPE)电缆材料绝缘性能的影响。采用500kV XLPE直流电缆料,通过溶液共混法和热压法制备电压稳定剂含量分别为0%、1%、3%和5%的XLPE试样,对试样进行了空间电荷、直流电导率、直流击穿、介电性能、机械性能和差示扫描量热实验。结果表明:添加4-正丙基苯甲酸电压稳定剂可以有效抑制XLPE试样中空间电荷的积累,减小材料的直流电导率并提高其绝缘寿命指数,且电压稳定剂含量为1%时XLPE试样的直流击穿场强和寿命指数最大;随着电压稳定剂含量的增加,试样的直流击穿场强先增大后减小,相对介电常数和介质损耗逐渐增加,且频率对材料相对介电常数作用更加明显;试样的机械性能和结晶度呈现出相反的变化趋势。量子化学计算表明,电压稳定剂具有正电子亲和能和较窄的分子带隙,电压稳定剂分子极性较大,添加后有利于在试样内部引入陷阱,从而有效提升了电缆绝缘材料的电气性能。 展开更多
关键词 电压稳定剂 高压直流 交联聚乙烯 绝缘性能 量子化学计算
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硅烷偶联剂改性纳米AlN对碳化硅器件封装用有机硅弹体耐电及老化特性的影响 被引量：8
5
作者 陈向荣 王启隆 +2 位作者 黄小凡 张添胤 任娜 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期4235-4249,共15页
为了研究硅烷偶联剂改性纳米氮化铝(AlN)对有机硅弹体耐电及高温老化特性的影响,该文将纯有机硅弹体及其硅烷偶联剂改性纳米AlN复合材料在250℃高温下热老化500h,对老化前后的试样进行形貌分析、扫描电镜(SEM)断面表征、热重分析(TGA)... 为了研究硅烷偶联剂改性纳米氮化铝(AlN)对有机硅弹体耐电及高温老化特性的影响,该文将纯有机硅弹体及其硅烷偶联剂改性纳米AlN复合材料在250℃高温下热老化500h,对老化前后的试样进行形貌分析、扫描电镜(SEM)断面表征、热重分析(TGA)、直流电导率及去极化电流测试、空间电荷测量、介电谱、直流击穿实验和量子化学计算,并对硅弹体基体和纳米AlN界面在老化过程中的状态变化进行分析,提出热老化前后的界面模型。结果表明:纯有机硅弹体热老化后热分解产生大量断链和内部微孔,其浅陷阱密度增加;对于纳米复合材料,老化前硅弹体基体与纳米AlN之间存在界面间隙,浅陷阱深度减小;热老化前后的界面状态对硅弹体纳米复合材料的热稳定性和电气性能产生了明显的影响,热老化后硅弹体基体与纳米AlN之间形成化学键和氢键,提高纳米复合材料的热分解温度,也使其深陷阱深度和密度增加。相比于老化后的纯有机硅弹体,老化后的纳米复合材料直流电导率更低、空间电荷积累更少、直流击穿场强明显提升,且质量分数3%纳米掺杂的复合材料具有最好的热分解抑制效果。研究结果表明,适量掺杂的硅烷偶联剂改性纳米AlN可显著提升有机硅弹体的耐电及老化特性,满足碳化硅器件封装材料长期高温应用的要求。 展开更多
关键词 有机硅弹体 纳米复合材料 电气性能 热老化 量子化学计算
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温度和频率对环氧树脂/碳化硅晶须复合材料交流非线性特性的影响 被引量：6
6
作者 陈向荣 黄小凡 +2 位作者 王启隆 王恩哲 张添胤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第15期3897-3912,共16页
为了研究不同温度和频率下的交流非线性电导和介电性能,该文制备了纯环氧及不同掺杂质量分数的环氧树脂/碳化硅晶须复合材料,分别使用透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和差示扫描量热仪研究了碳化... 为了研究不同温度和频率下的交流非线性电导和介电性能,该文制备了纯环氧及不同掺杂质量分数的环氧树脂/碳化硅晶须复合材料,分别使用透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和差示扫描量热仪研究了碳化硅晶须填料的改性效果、试样的断面微观形貌、填料和试样的物相结构信息、试样的热机械特性和试样的玻璃化转变温度,通过介电谱仪偏压模块测试了材料的交流电导率和介电常数,分析了温度和频率对材料交流非线性电导和介电特性的影响。结果表明:对于相同掺杂质量分数的环氧树脂/碳化硅晶须复合材料,在相同频率下,随着温度的升高,其非线性交流电导率系数减小,非线性介电常数系数、非线性交流电导率开关场强和非线性介电常数开关场强均增大;在相同温度下,随着频率的增加,其非线性交流电导率系数和非线性介电常数系数均减小,非线性交流电导率开关场强和非线性介电常数开关场强均增大。不同温度和频率下的非线性电导特性和非线性介电特性的产生机理分别通过双肖特基势垒模型和界面电荷弛豫模型进行解释。研究结果为EP/SiCw复合材料的高温高频应用提供了实验和理论依据。 展开更多
关键词 环氧树脂 复合材料 交流非线性特性 温度 频率
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温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷纳米复合材料绝缘性能的影响 被引量：4
7
作者 王启隆 陈向荣 +2 位作者 张添胤 王恩哲 任娜 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1139-1153,共15页
为了研究温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷(SE/OV-POSS)纳米复合材料绝缘和热学性能的影响,该文制备了纯有机硅弹体及不同掺杂含量的SE/OV-POSS纳米复合材料,对材料进行了SEM断面形貌表征、傅里叶红外光谱测量、热... 为了研究温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷(SE/OV-POSS)纳米复合材料绝缘和热学性能的影响,该文制备了纯有机硅弹体及不同掺杂含量的SE/OV-POSS纳米复合材料,对材料进行了SEM断面形貌表征、傅里叶红外光谱测量、热重分析、交联度实验、热刺激去极化电流测试、不同温度下介电谱和直流电导率测量,以及不同电场强度下的量子化学计算,分析了掺杂含量对SE/OV-POSS纳米复合材料交联网络的影响,以及温度对纳米复合材料电荷传输的作用机制。结果表明:掺杂质量分数为3%的OV-POSS可以与有机硅弹体基体形成密集的交联网状结构,有效抑制基体分子长链段发生介电弛豫运动,使纳米复合材料的热分解温度、交联度、α弛豫温度和陷阱能级显著增大;在20℃和120℃下,OV-POSS的未反应乙烯基和无机内核在纳米复合材料中分别起到深电子陷阱和深空穴陷阱作用,阻碍电极注入的载流子在材料内部传输,导致纳米复合材料的直流电导率小于纯有机硅弹体;然而在220℃下,纳米复合材料内部的大量热电子激发导致其绝缘特性的劣化。上述研究结果表明,适量掺杂的OV-POSS可以有效提升有机硅弹体在20℃和120℃下的绝缘性能。 展开更多
关键词 有机硅弹体 八乙烯基-笼型倍半硅氧烷(OV-POSS) 纳米复合材料 绝缘性能 温度
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