Gradient Changing Morphology Research of Cross-linked Polyethylene Thick Insulation of 110 kV Power Cable

The thick insulation layer of 110 kV XLPE power cables will result in the gradient changing morphology with the radius due to crosslinking process and cooling of the XLPE insulation. In this paper, the morphology of cross-linked polyethylene （XLPE） insulation of 110 kV cable and the uniforming effect of the heating process on it are researched by the differential scanning calorimetry （DSC） and X-ray diffraction （WAXD）. The middle layer morphology structures of insulation produced by normal technology are of better uniform, while the crystallinity of the inner and outer layer of the insulation is lower than that of the middle one. The melting enthalpy AHm of materials displays the difference of the crystal morphologies sensitively. The difference of crystallizing morphology in different layers of the high-voltage power cable insulation can be improved by heating process. But the uniforming of morphology of the insulation by heating process requires sufficient ttanperature and time. The effect of the on-line stress-relaxation equipment used widely by cable works now should be doubted. The test results of WAXD reveal that thermal stress changes the interplanar distances in the crystal region. So the radical stress in the insulation is tensile mainly.     

粉体合成方法对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

为了深入研究粉体合成方法对CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷介电松弛机理以及缺陷结构的影响,对比了固相反应法和溶胶凝胶法合成CCTO陶瓷的介电性能,并且在此基础上引入了CCTO陶瓷的缺陷结构分析。采用固相反应法和溶胶凝胶法合成了CCTO粉体,在1 080℃下烧结4h制备了CCTO陶瓷样品。溶胶凝胶法合成陶瓷的平均晶粒尺寸是固相法合成陶瓷试样的5倍。J-E特性和介电性能分析表明,溶胶凝胶法合成陶瓷的击穿场强(170V/cm)远小于固相法合成陶瓷(4 980V/cm),且前者的介电损耗和介电常数均达到后者的20倍左右。结合介电损耗因子的曲线拟合结果和阻抗谱分析得到,溶胶凝胶法合成陶瓷的晶界电阻为0.272 MΩ,是固相法(1.03MΩ)的1/3,松弛峰强度是固相法的15倍;两种陶瓷样品的本征松弛峰活化能和晶粒活化能均接近,说明粉体合成方法能够影响CCTO陶瓷的晶界电阻和松弛峰强度,进而影响其宏观电性能,但是对陶瓷的本征松弛机理没有影响。     

ZnO压敏陶瓷次晶界及其对陶瓷性能的作用

研究了在烧结过程中，烧结温度与等温烧结时间对ＺｎＯ晶粒中次晶界的影响及次晶界对ＺｎＯ压敏陶瓷电性能的作用，结果发现随烧结温度升高、等温烧结时间延长，次晶界趋于消失，次晶界的存在将增大ＺｎＯ晶粒的电阻率、削弱ＺｎＯ压敏陶瓷的脉冲能量吸收能力。     

陷阱密度对低密度聚乙烯空间电荷形成与积累特性的影响

在高压直流输变电设备绝缘系统中,空间电荷效应是影响设备绝缘劣化的主要因素之一.研究材料陷阱分布对空间电荷形成与积累特性的影响,对于诊断设备绝缘老化较为重要.建立了单极性电荷输运模型,研究了电荷注入、电荷输运和电荷入陷脱陷的物理过程.通过求解电荷连续性方程、泊松方程和电荷入陷与脱陷的一阶动力学方程,可以得出陷阱密度对低密度聚乙烯介质内空间电荷分布特性的影响.计算得到了不同陷阱密度（6.25×1019~6.25×1021m3）介质的内部空间电荷随时间和陷阱密度的变化关系.随着加压时间的延长,自由电子总数先增加后减小,被捕获电子的总数则逐渐增大.在一定陷阱密度范围内（小于~3.125×1021m3）,最大自由电子总数随着陷阱密度的增大逐渐减小,最大被捕获电子总数则逐渐增加.当陷阱密度大于3.125×1021m3时,介质内部电荷数量随陷阱密度变化不大.该模型和相关结论可以更好地理解高压直流输变电设备的绝缘老化现象和机理.     

聚合物纳米复合电介质电热耦合分子断裂击穿特性与机理研究

薄膜介电电容器是电力系统、新能源汽车及电磁能装备中广泛使用的高功率储能设备.但面对越来越高的工作温度,电介质的击穿强度急剧下降,导致电容器的储能密度大幅减小.为了明确电介质击穿特性和温度间的定量关系,本文制备了聚丙烯/氧化铝和聚醚酰亚胺/氧化铝纳米复合电介质,研究其击穿强度的温度依赖性.结果表明,电介质的击穿场强随温度升高下降幅度增大,两者间为凸函数关系.但传统击穿模型均得到击穿强度与温度的变化为凹函数关系,与实验结果不符.本文建立了电热耦合分子断裂击穿模型,模型解析值与实验数据的最大误差仅为3.57%;从分子定向运动导致局部分子链相互作用强度下降的角度揭示了聚合物的击穿机理;纳米填料掺杂会导致复合电介质中的分子链受到束缚,界面区分子链间相互作用增强,并减少弱束缚分子链段,提升电介质的击穿场强及其温度稳定性.该研究为开发耐高温储能电容器提供了理论模型支持.     

自然现象对电力系统设计和运行的影响

按照CIGRE中国国家电网委员会的统一安排，在教育部的支持下，我们一行3人出席了2006年8月27日-9月2日在法国巴黎举行的CIGRE第41届大会。     

变压器油加速热老化过程中的多参量相关-回归分析

研究了变压器油在不同注氧量、120℃加速热老化条件下,其流动带电度与介质损耗、体积电阻率、酸值以及界面张力等4种性能参数随老化时间的变化规律,并利用相关-回归分析方法研究了变压器油的流动带电度与这4种参数之间的相关性及拟合关系.研究结果表明:油中氧气会加剧变压器油的热老化;油的流动带电度与介质损耗及酸值呈显著正相关,与体积电阻率及界面张力呈显著负相关,并与这4种参数均满足指数回归模型.此外,还利用多元回归分析确定了油的流动带电度与介质损耗、体积电阻率、酸值及界面张力等参数的共同依存关系.以上研究结果为今后进一步探讨变压器油在热老化条件下性能参数的变化及预测提供了参考和分析依据.     

变间隙不接触三电极薄膜材料介电参数的测量

利用自行研制的高精度变间隙不接触三电极系统，研究了在薄膜材料（厚度小于30μm）相对电容率（εr）和介质损耗角正切（tanδ）测量中的相关技术问题，包括试样厚度测量的准确度，薄膜多层总厚度的合理选择，试样与电极间预留空气间隙的大小等．此外，还对两种不接触电极方法（变间隙法和变电容法）作了比较，分析了各自的优缺点及适用范围．研究结果表明，空气介质的变间隙不接触电极方法可成功应用于板材和薄膜试样εr和tanδ的测量，εr的测量值误差可控制在5％以内，tanδ可测到10^-5数量级．