目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高壓直流電纜輸電 1
1.1.1 高壓直流輸電工程發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.2 高壓直流電纜輸電工程 2
1.2 高壓直流電纜系統(tǒng) 3
1.2.1 高壓直流電纜本體 3
1.2.2 高壓直流電纜附件 4
1.3 高壓直流電纜附件絕緣空間電荷研究 7
1.3.1 硅橡膠空間電荷特性及其調(diào)控方法 8
1.3.2 乙丙橡膠空間電荷特性及其調(diào)控方法 10
1.3.3 高壓直流電纜附件復(fù)合絕緣界面電荷研究現(xiàn)狀 10
1.4 高壓直流電纜附件絕緣電樹枝破壞特性研究 13
1.4.1 聚合物電樹枝化研究概況 14
1.4.2 電樹枝化影響因素研究現(xiàn)狀 16
1.4.3 硅橡膠電樹枝化研究現(xiàn)狀 18
1.5 聚合物絕緣老化與破壞調(diào)控方法研究現(xiàn)狀 19
1.5.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù) 19
1.5.2 非線性電導(dǎo)復(fù)合材料 21
1.5.3 納米復(fù)合材料 25
1.6 本書主要內(nèi)容 26
參考文獻(xiàn) 27
第2章 基于表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控的直流電纜附件空間電荷特性 41
2.1 聚合物表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控改性方法與表征 41
2.1.1 聚合物表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控改性方法 41
2.1.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控聚合物性能表征與分析 43
2.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控聚合物介電特性 49
2.2.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控硅橡膠復(fù)合材料介電特性 49
2.2.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控三元乙丙橡膠復(fù)合材料介電特性 50
2.3 基于表層分子結(jié)構(gòu)的聚合物復(fù)合材料陷阱調(diào)控 52
2.3.1 基于等溫放電電流的表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控硅橡膠陷阱分布特性 52
2.3.2 基于表面電位衰減的表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控三元乙丙橡膠陷阱的分布特性 54
2.4 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性 60
2.4.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控對硅橡膠復(fù)合材料空間電荷極化過程的影響 60
2.4.2 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控對硅橡膠復(fù)合材料空間電荷去極化過程的影響 64
2.4.3 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控時(shí)間對硅橡膠載流子遷移率的影響 65
2.5 表層分子結(jié)構(gòu)改性三元乙丙橡膠界面電荷特性 67
2.5.1 （去）極化過程中表層分子結(jié)構(gòu)改性對界面電荷分布的調(diào)控 67
2.5.2 表層分子結(jié)構(gòu)改性與界面陷阱能級分布的關(guān)系 72
2.6 基于表層分子結(jié)構(gòu)改性的直流電纜附件空間及界面電荷調(diào)控機(jī)理 74
2.6.1 表層分子結(jié)構(gòu)調(diào)控對空間電荷極化過程的影響機(jī)理分析 74
2.6.2 基于表層分子結(jié)構(gòu)改性的絕緣界面電荷調(diào)控機(jī)理 76
參考文獻(xiàn) 77
第3章 基于非線性電導(dǎo)的直流電纜附件空間電荷調(diào)控方法 79
3.1 碳化硅粒子填充硅橡膠復(fù)合材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 79
3.1.1 碳化硅粒子填充硅橡膠復(fù)合材料的制備方法 79
3.1.2 SiC/硅橡膠復(fù)合材料的表征 80
3.2 SiC/硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性 81
3.2.1 粒子含量對SiC/硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響規(guī)律 81
3.2.2 粒子含量對SiC/硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響機(jī)理 83
3.3 SiC/硅橡膠復(fù)合材料介電特性 87
3.4 粒子含量對SiC/硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性的影響 88
3.4.1 極化過程粒子含量對空間電荷特性的影響 88
3.4.2 去極化過程粒子含量對空間電荷特性的影響 91
3.4.3 粒子含量對陷阱深度與載流子遷移率的影響 93
3.5 碳化硅粒子含量對SiC/硅橡膠復(fù)合材料陷阱特性的影響 95
3.5.1 粒子含量對表面電位衰減特性的影響 95
3.5.2 粒子含量對陷阱能級分布及載流子遷移率的影響 97
3.5.3 電暈電壓對表面電位衰減特性的影響 101
3.5.4 電暈電壓對陷阱能級分布及載流子遷移率的影響 103
3.6 碳化硅粒子形貌對硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響 105
3.6.1 粒子粒徑對硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響機(jī)理 106
3.6.2 粒子形貌對硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響機(jī)理 108
3.7 粒子形貌對SiC/硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性的影響 109
3.7.1 極化過程粒子形貌對空間電荷特性的影響 109
3.7.2 去極化過程粒子形貌對空間電荷特性的影響 111
3.8 粒子形貌對SiC/硅橡膠復(fù)合材料陷阱特性的影響 112
3.8.1 粒子形貌對表面電位衰減特性的影響 112
3.8.2 粒子形貌對陷阱能級分布及載流子遷移率的影響 114
3.9 混雜顆粒填充對硅橡膠復(fù)合材料電導(dǎo)及電荷特性影響初探 117
3.9.1 混雜顆粒填充對硅橡膠復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性的影響 117
3.9.2 混雜顆粒填充對硅橡膠復(fù)合材料空間電荷特性的影響 119
參考文獻(xiàn) 121
第4章 基于非線性電導(dǎo)的直流電纜附件界面電荷調(diào)控方法 123
4.1 SiC/EPDM復(fù)合材料介電特性 123
4.2 SiC/EPDM復(fù)合材料非線性電導(dǎo)特性 124
4.3 SiC/EPDM復(fù)合材料表面電荷動態(tài)特性 126
4.3.1 填充濃度對SiC/EPDM復(fù)合材料表面電荷特性的影響 126
4.3.2 電暈電壓對SiC/EPDM復(fù)合材料表面電荷特性的影響 127
4.3.3 SiC/EPDM復(fù)合材料載流子遷移率 129
4.4 SiC填充與EPDM/LDPE界面電荷特性 131
4.4.1 15kV/mm電場強(qiáng)度下SiC體積分?jǐn)?shù)對界面電荷分布的調(diào)控 131
4.4.2 30kV/mm電場強(qiáng)度下SiC體積分?jǐn)?shù)對界面電荷分布的調(diào)控 134
4.4.3 SiC摻雜與EPDM/LDPE界面陷阱能級分布的關(guān)系 136
4.4.4 基于非線性電導(dǎo)的EPDM/LDPE界面電荷調(diào)控機(jī)理 139
參考文獻(xiàn) 139
第5章 納米炭黑摻雜的EPDM/LDPE界面電荷調(diào)控方法 141
5.1 EPDM/CB納米復(fù)合材料介電特性 141
5.1.1 介電特性 141
5.1.2 電導(dǎo)電流 143
5.2 EPDM/CB納米復(fù)合材料表面電荷動態(tài)特性 143
5.2.1 CB摻雜濃度對EPDM/CB納米復(fù)合材料表面電荷特性的影響 143
5.2.2 EPDM/CB納米復(fù)合材料載流子遷移率 144
5.2.3 EPDM/CB納米復(fù)合材料陷阱能級分布 145
5.3 納米炭黑摻雜與EPDM/LDPE界面電荷特性 146
5.3.1 極化過程納米炭黑摻雜對界面電荷分布的調(diào)控 146
5.3.2 去極化過程納米炭黑摻雜對界面電荷分布的調(diào)控 149
5.3.3 納米炭黑摻雜與EPDM/LDPE界面陷阱能級分布的關(guān)系 151
5.3.4 基于納米炭黑摻雜的EPDM/LDPE界面電荷調(diào)控機(jī)理 152
參考文獻(xiàn) 152
第6章 高壓直流電纜附件絕緣界面電荷調(diào)控的數(shù)值模擬 154
6.1 雙層介質(zhì)雙極性電荷輸運(yùn)模型 154
6.1.1 電介質(zhì)雙極性電荷輸運(yùn)機(jī)理 154
6.1.2 電子/空穴在雙層介質(zhì)內(nèi)部的輸運(yùn)模型 155
6.2 基于雙極性電荷輸運(yùn)模型的雙層介質(zhì)空間電荷分布數(shù)值模擬 158
6.2.1 電場強(qiáng)度的影響 158
6.2.2 表面態(tài)的影響 159
6.2.3 界面勢壘的影響 161
6.2.4 載流子遷移率的影響 162
6.3 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比和討論 163
6.4 界面電荷對高壓直流電纜附件絕緣電場分布的影響 164
參考文獻(xiàn) 164
第7章 脈沖電壓對直流電纜附件電樹枝生長特性的影響 166
7.1 直流電纜電樹枝老化工程背景 166
7.1.1 電纜附件故障概況 166
7.1.2 硅橡膠電樹枝化研究現(xiàn)狀 167
7.2 脈沖幅值對電樹枝生長特性的影響 168
7.2.1 脈沖幅值對電樹枝起始形態(tài)的影響 168
7.2.2 脈沖幅值對電樹枝生長過程的影響 169
7.3 脈沖頻率對電樹枝生長特性的影響 171
7.3.1 脈沖頻率對起始電壓的影響 171
7.3.2 脈沖頻率對電樹枝起始形態(tài)的影響 172
7.3.3 脈沖頻率對電樹枝累積損傷的影響 173
7.4 脈沖極性對電樹枝生長特性的影響 176
7.5 脈沖電壓對電樹枝擊穿特性的影響 177
7.6 磁場對電樹枝起始概率的影響 179
7.7 磁通密度對電樹枝生長特性的影響 182
7.7.1 脈沖電壓下磁通密度對電樹枝生長特性的影響 182
7.7.2 交流電壓下磁通密度對電樹枝生長特性的影響 184
7.8 磁場環(huán)境對硅橡膠中電樹枝擊穿特性的影響 186
參考文獻(xiàn) 187
第8章 溫度對硅橡膠中電樹枝老化特性的影響研究 190
8.1 高溫對硅橡膠電樹枝特性的影響 190
8.1.1 高溫對硅橡膠中電樹枝起始時(shí)間的影響 190
8.1.2 高溫對硅橡膠中電樹枝形態(tài)分布的影響 193
8.1.3 高溫對硅橡膠中電樹枝生長特性的影響 194
8.1.4 高溫對硅橡膠中電樹枝分形維數(shù)的影響 196
8.1.5 高溫對硅橡膠中電樹枝占空比的影響 197
8.1.6 高溫對硅橡膠中電樹枝累積擊穿概率的影響 199
8.2 低溫對脈沖電壓下電樹枝特性的影響 201
8.2.1 低溫對脈沖電壓下電樹枝起始概率的影響 201
8.2.2 低溫對脈沖電壓下電樹枝形態(tài)的影響 202
8.2.3 低溫對脈沖電壓下電樹枝生長特性的影響 203
參考文獻(xiàn) 204
第9章 硅橡膠納米復(fù)合材料電樹枝生長機(jī)理及自愈現(xiàn)象研究 206
9.1 硅橡膠納米復(fù)合材料電樹枝生長機(jī)理 206
9.1.1 低溫環(huán)境下硅橡膠納米復(fù)合材料電樹枝生長機(jī)理 207
9.1.2 脈沖電壓下硅橡膠納米復(fù)合材料電樹枝生長機(jī)理 211
9.2 電樹枝通道微觀結(jié)構(gòu)分析 213
9.3 硅橡膠電樹枝自愈現(xiàn)象分析 215
9.3.1 電樹枝自愈現(xiàn)象 215
9.3.2 電樹枝絕緣性能愈合分析 218
參考文獻(xiàn) 220