發(fā)布時間：2022-01-11 20:25

　　直流電纜附件是直流輸電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),為研究非線性電導對極性反轉(zhuǎn)電壓下電纜附件硅橡膠絕緣電荷積聚特性的影響,通過添加SiC顆粒制備具有非線性電導的硅橡膠復合材料試樣,利用三電極法和表面電位測量系統(tǒng)獲得試樣的電導率和表面電荷特性。實驗結(jié)果表明:由于試樣中SiC晶粒的晶格振動引起載流子晶格散射,高溫會造成試樣電導率降低;試樣表面電荷平面分布特性表明,電暈電壓極性反轉(zhuǎn)后,平板試樣內(nèi)部殘留的原極性電荷與表面的異極性電荷提高了局部電場強度,使試樣的電導率升高,加速了表面電荷向試樣內(nèi)部遷移和異極性電荷中和過程,抑制了表面電荷的積聚。 

【文章來源】：中國電力. 2020,53(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

30℃時SiR復合材料電導率特性

在一定的電場強度下，隨著溫度的升高，不同SiC含量的試樣表現(xiàn)出不同的電導率變化特性。圖2為15 kV/mm電場強度下試樣的電導率隨溫度的變化情況。可以看出，M0的電導率隨溫度升高大幅上升，M60的電導率幾乎恒定，而M90的電導率出現(xiàn)了小幅下降。這是因為試樣中參與導電的載流子主要來源于電極注入、雜質(zhì)電離和SiC本征激發(fā)，而硅橡膠基體提供的可能被激發(fā)參與導電過程的粒子都處于價帶之中，同時絕緣材料的禁帶相對較寬，粒子難以跨越，造成其電導較低。對M0而言，當溫度提升時，熱運動的加強使粒子具有更多的能量躍遷進入導帶成為載流子，并在電場驅(qū)動下遷移。因此，從宏觀上看，溫度升高可使M0的電導率變大。與硅橡膠基體不同，SiC晶格中的原子都在其平衡位置附近做微振動[16]，當外施電場存在時，本征激發(fā)產(chǎn)生載流子沿電場方向運動形成電流，當電流中的載流子與晶格中的振動原子相碰撞時，二者之間發(fā)生能量交換，碰撞載流子的運動速度、方向都將改變，發(fā)生載流子散射，從而使原電流方向的載流子數(shù)量減少，宏觀上造成電流減弱。同時，散射概率與溫度成正比[16]，因此SiC顆粒電導率和溫度呈負相關(guān)性。當試樣中的SiC顆含量增大時，載流子散射對電導率的影響變得明顯，使得M60和M90的電導率不隨溫度變化或隨溫度升高而降低。2.3 M60和M90電導率溫度特性分析

值得注意的是，M60和M90的電導率在不同電場強度下表現(xiàn)出不同的溫度特性。圖3為50℃、70℃和90℃時M60的電導率特性。可以看出，當電場強度小于15 kV/mm時，其電導率表現(xiàn)出和M0類似的隨溫度升高而變大的趨勢，但這種趨勢隨著溫度的升高逐漸變小；當電場達到15 kV/mm時，電導率隨溫度的升高變得不明顯。M90類似的趨勢更加明顯，電導率隨溫度降低的趨勢開始出現(xiàn)在更低的電場區(qū)間。這是因為載流子散射對試樣電導率的影響與發(fā)生散射的載流子數(shù)量有關(guān)。當電場強度變大時，更多的載流子發(fā)生遷移，發(fā)生散射的載流子數(shù)量隨之增加，其對電導率的削弱作用逐漸變強，使試樣電導率在高電場區(qū)間隨溫度降低。3 表面電荷特性分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]極性反轉(zhuǎn)下低密度聚乙烯空間電荷動態(tài)特性的數(shù)值模擬[J]. 鄭躍勝,鐘小燕,繆希仁,何金良.  高電壓技術(shù). 2017(02)
[2]極性反轉(zhuǎn)時間對聚乙烯中空間電荷及瞬態(tài)電場的影響[J]. 陳曦,王霞,吳鍇,彭宗仁,成永紅.  西安交通大學學報. 2010(10)
[3]碳化硅/硅橡膠復合材料的非線性電導特性[J]. 韓寶忠,郭文敏,李忠華.  功能材料. 2008(09)
[4]水樹老化XLPE電纜絕緣溫度特性的研究[J]. 楊震.  電線電纜. 2003(01)
[5]空間電荷在聚合物老化和擊穿過程中的作用[J]. 李吉曉,張冶文,夏鐘福,秦曉巋,彭宗仁.  科學通報. 2000(23)

碩士論文
[1]直流電壓下交流XLPE電纜的空間電荷積累特性研究[D]. 李叢健.東北電力大學 2017



本文編號：3583411