為探索非線性電阻率對(duì)SiR/SiC復(fù)合材料空間電荷及表面電荷特性的影響,對(duì)不同SiC顆粒含量的SiR/SiC復(fù)合材料在不同電壓下的電阻率以及空間電荷與表面電位進(jìn)行了測量,分析SiR/SiC復(fù)合材料在不同電壓下電阻率的變化規(guī)律以及電阻率對(duì)SiR/SiC復(fù)合材料電荷積累與消散特性的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)SiC顆粒含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))低于10%時(shí),SiR/SiC復(fù)合材料的電阻率沒有明顯的非線性;當(dāng)SiC顆粒含量高于30%時(shí),SiR/SiC復(fù)合材料的電阻率隨著電場強(qiáng)度的升高,呈現(xiàn)非線性的變化,并且電場閾值隨SiC顆粒含量的增加而降低。在空間電荷極化過程中,較低的電阻率抑制了SiR/SiC復(fù)合材料空間電荷的積累;同時(shí)在空間電荷去極化過程中,較低的電阻率明顯加速了SiR/SiC復(fù)合材料空間電荷的消散。此外,較低的電阻率同樣對(duì)表面電荷消散表現(xiàn)出明顯的加速作用。該文初步探究了SiR/SiC復(fù)合材料非線性電阻率和電荷特性的變化規(guī)律,為直流電纜附件非線性電阻率材料的應(yīng)用提供了參考。 

【文章來源】：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016年24期 第6647-6653+6917頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

%SiC顆粒含量的SiR/SiC復(fù)合材料斷面SEM圖示例

6650中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)第36卷間電荷密空度(/C/m3)厚度/μm0%10%30%50%100%極化時(shí)間30min0100200300402002040陰極(GND,A1)陽極(HV,SC)圖350kV/mm電場強(qiáng)度下不同SiC顆粒含量SiR/SiC復(fù)合材料的空間電荷累積Fig.3SpacechargeaccumulationinSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm場電度強(qiáng)(/V/mkm)厚度/μm理想電場0%10%30%50%100%極化時(shí)間30min0100200300陰極(GND,A1)陽極(HV,SC)300309060120圖450kV/mm電場強(qiáng)度下不同SiC顆粒含量SiR/SiC復(fù)合材料的電場分布Fig.4ElectricfielddistributioninSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm極性電荷在電場作用下向陽極遷移，從而導(dǎo)致陽極附近出現(xiàn)大量異極性電荷的積聚現(xiàn)象[20-21]。當(dāng)極化結(jié)束時(shí)，試樣內(nèi)部積累了大量的負(fù)極性空間電荷，在靠近陽極附近的區(qū)域最大密度達(dá)到~10C/m3。對(duì)照?qǐng)D3和圖4，可以發(fā)現(xiàn)極化結(jié)束時(shí)試樣內(nèi)部空間電荷的積累，使其內(nèi)部的電場分布發(fā)生嚴(yán)重的畸變。這是由于陽極附近大量的負(fù)極性空間電荷的積累產(chǎn)生的內(nèi)電場與外施電場疊加后，顯著增強(qiáng)了陽極附近區(qū)域的電場；而陰極附近區(qū)域由于同極性電荷的存在，電場被削弱，從而形成了試樣內(nèi)部負(fù)極性的電場分布情況。對(duì)于10%SiC試樣，在50kV/mm下試樣內(nèi)部空間電荷分布情況與0%試樣相似。但是與0%試樣內(nèi)部空間電荷密度相比，10%試樣內(nèi)部的空間電荷密度有所降低。對(duì)照?qǐng)D4中的電場分布情況，可見其最大電場強(qiáng)度超過90kV/mm，電場畸變情況依然十分嚴(yán)重。對(duì)于具有非線性電阻特性的30%試樣，與0和10%試樣相比，其內(nèi)部積聚的空間電荷量明顯減少。最大空間電荷密度約為5.5C/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)

6650中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)第36卷間電荷密空度(/C/m3)厚度/μm0%10%30%50%100%極化時(shí)間30min0100200300402002040陰極(GND,A1)陽極(HV,SC)圖350kV/mm電場強(qiáng)度下不同SiC顆粒含量SiR/SiC復(fù)合材料的空間電荷累積Fig.3SpacechargeaccumulationinSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm場電度強(qiáng)(/V/mkm)厚度/μm理想電場0%10%30%50%100%極化時(shí)間30min0100200300陰極(GND,A1)陽極(HV,SC)300309060120圖450kV/mm電場強(qiáng)度下不同SiC顆粒含量SiR/SiC復(fù)合材料的電場分布Fig.4ElectricfielddistributioninSiR/SiCcompositeswithdifferentcontentsofSiCparticleunder50kV/mm極性電荷在電場作用下向陽極遷移，從而導(dǎo)致陽極附近出現(xiàn)大量異極性電荷的積聚現(xiàn)象[20-21]。當(dāng)極化結(jié)束時(shí)，試樣內(nèi)部積累了大量的負(fù)極性空間電荷，在靠近陽極附近的區(qū)域最大密度達(dá)到~10C/m3。對(duì)照?qǐng)D3和圖4，可以發(fā)現(xiàn)極化結(jié)束時(shí)試樣內(nèi)部空間電荷的積累，使其內(nèi)部的電場分布發(fā)生嚴(yán)重的畸變。這是由于陽極附近大量的負(fù)極性空間電荷的積累產(chǎn)生的內(nèi)電場與外施電場疊加后，顯著增強(qiáng)了陽極附近區(qū)域的電場；而陰極附近區(qū)域由于同極性電荷的存在，電場被削弱，從而形成了試樣內(nèi)部負(fù)極性的電場分布情況。對(duì)于10%SiC試樣，在50kV/mm下試樣內(nèi)部空間電荷分布情況與0%試樣相似。但是與0%試樣內(nèi)部空間電荷密度相比，10%試樣內(nèi)部的空間電荷密度有所降低。對(duì)照?qǐng)D4中的電場分布情況，可見其最大電場強(qiáng)度超過90kV/mm，電場畸變情況依然十分嚴(yán)重。對(duì)于具有非線性電阻特性的30%試樣，與0和10%試樣相比，其內(nèi)部積聚的空間電荷量明顯減少。最大空間電荷密度約為5.5C/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]320kV XLPE高壓直流電纜接頭附件仿真分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 尚康良,曹均正,趙志斌,韓正一,馬麗斌,李文鵬.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(07)
[2]未來高壓直流電網(wǎng)發(fā)展形態(tài)分析[J]. 姚良忠,吳婧,王志冰,李琰,魯宗相.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(34)
[3]納米氧化鋁對(duì)硅橡膠空間電荷特性的影響[J]. 周遠(yuǎn)翔,郭紹偉,聶瓊,劉睿,候非.  高電壓技術(shù). 2010(07)
[4]硅橡膠/三元乙丙橡膠界面上空間電荷的形成[J]. 呂亮,王霞,何華琴,付海金,屠德民.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2007(15)
[5]含有非線性應(yīng)力管的電纜終端電場的有限元分析[J]. 宮瑞磊,劉樂,劉新穎.  絕緣材料. 2005(01)
[6]硅橡膠中空間電荷的形成機(jī)理[J]. 呂亮,方亮,王霞,屠德民.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2003(07)



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