發(fā)布時間：2020-06-05 06:12

【摘要】：擊穿場強、電樹枝起始電壓以及生長長度是表征聚合物絕緣材料耐電行為的重要指標。聚合物材料中的電樹枝化本質上是一種局部損傷,材料產生電樹枝以后,可能不會立即導致?lián)舸┬袨�。但是電樹枝長時間發(fā)展后會導致材料最終發(fā)生擊穿,這是一種長時擊穿行為,與短時擊穿屬于不同范疇。目前,對聚乙烯納米復合材料的擊穿特性和電樹枝特性的研究較多,但是關于聚乙烯納米復合材料擊穿場強與電樹枝特性之間的關系研究較少。因此,研究無機納米粒子填充低密度聚乙烯(LDPE)的擊穿場強與電樹枝化之間的關系,對聚合物絕緣材料的耐電特性具有重要意義。本文采用針板電極系統(tǒng)引發(fā)電樹枝,設置針板距離為2.50mm、2.50±0.01mm、2.50±0.02mm、3.00mm、3.00±0.01mm、3.00±0.02mm、4.00mm、4.00±0.01mm、4.00±0.02mm的LDPE試樣進行電樹引發(fā)實驗,分析得出針板距離的變化以及針板之間的距離精度對電樹起始電壓的影響;利用掃描電鏡觀測結合MATLAB編程求取針尖曲率半徑,分析針尖曲率半徑的變化對實驗結果的影響,確定電極的制備工藝和針尖曲率半徑的最佳范圍。制備LDPE、Si O2/LDPE和Mg O/LDPE復合材料進行電樹引發(fā)與生長實驗以及其擊穿實驗,確定材料的電樹枝起始電壓、生長長度及擊穿場強。結果表明,材料擊穿場強和電樹起始電壓在填充納米后均較純LDPE有所提高,且Si O2/LDPE提高更多,填充納米后的復合材料對電樹枝的生長均有抑制,且2%含量最為顯著。對Si O2/LDPE和Mg O/LDPE復合材料的特征電樹起始電壓與其特征擊穿場強進行皮爾遜(Pearson)相關性分析,結果得出不同納米含量的聚乙烯納米復合材料的電樹起始電壓與擊穿場強呈較強正相關,但通過對比分析拉伸強度與特征擊穿強度、特征電樹起始電壓的關系,發(fā)現(xiàn)聚乙烯納米復合材料擊穿場強、電樹起始電壓與機械強度沒有相關性。并對兩種聚乙烯復合材料的生長特性與其擊穿場強關系進行Pearson相關性分析,發(fā)現(xiàn)電樹生長長度與擊穿場強之間并無較強相關性。
【圖文】：

e) 2%MgO/LDPE f) 3%MgO/LDPE圖 2-1 納米 SiO2/LDPE 及 MgO/LDPE 復合材料 SEM 圖像Fig. 2-1 SEM image of nano-SiO2/LDPE and MgO/LDPE composites通過對比不難發(fā)現(xiàn)，對于進行了表面處理的納米顆粒制備得到的SiO2/LDPE 和 MgO/LDPE 復合材料，均有隨摻雜量的增加，納米顆粒分散不均和團聚有趨于明顯和嚴重的現(xiàn)象。經硅烷偶聯(lián)劑處理過的質量分數(shù)為 3%納米粒子分散程度略低于質量分數(shù)為 1%時的情況。此外從圖 2-1 中還能夠看出六種納米顆粒的尺寸均在 100nm 至 200nm 之間。2.2 實驗裝置及測試方法2.2.1 掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡主要是用來觀察試樣的表面形態(tài)，其原理是利用二次電子信號成像。儀器產生的高能電子束照射物質的表面時，會產生透射電子、二次電子、背散射電子、X 射線、電子-空穴對、特征 X 射線和連續(xù)譜等效應。掃

1-地電極；2-固定螺栓；3-螺絲柱；4-試樣固定絕緣板；5-高壓電極6-固定試樣銅棒；7-試樣圖 2-2 多試樣電極裝置Fig. 2-2 Electrodes device of multiple samples頻交流擊穿測試方法文依據(jù) GB/T1408.1-2006 標準電極系統(tǒng)進行實驗，電極由兩個金，邊緣倒成半徑為 3mm 的圓弧，上電極直徑為 25mm，下電極接地的平板電極，兩電極同軸放置并將整個電極系統(tǒng)以及試樣放中。根據(jù)場強計算公式 E=U/d 計算擊穿場強。實驗采用的試樣110μm，直徑為 100mm 的圓片，試樣采用平板硫化機壓制好后，一步烘干 24h，設置溫度為 80oC。并進行預處理，以消除材料在境條件不同帶來的影響。實驗中，不同質量分數(shù)的試樣每組測試低實驗結果的分散性。實驗時調壓器以 1kV/s 的速度勻速升壓，，裝置發(fā)出報警即材料發(fā)生擊穿時，記錄此時的擊穿電壓 U，取出儀測出擊穿點的試樣厚度，得到擊穿場強。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM21;TB33

【參考文獻】

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1 王雅妮;李光道;吳建東;萬佳東;尹毅;;添加納米MgO對交聯(lián)聚乙烯中直流接地電樹枝的影響[J];南方電網技術;2015年10期

2 周利軍;成睿;江俊飛;彭倩;王東陽;曾原_";;局部氣壓對交聯(lián)聚乙烯電纜電樹枝生長特性的影響[J];高電壓技術;2015年08期

3 趙洪;徐明忠;楊佳明;張文龍;王暄;雷清泉;;MgO/LDPE納米復合材料抑制空間電荷及電樹枝化特性[J];中國電機工程學報;2012年16期

4 蘭莉;吳建東;紀哲強;王俏華;李U

本文編號：2697634