MgO/LDPE纳米复合材料耐电树性能研究

论文摘要

纳米复合材料作为一种新兴材料,已经引起了学者们的关注。通过向聚合物中填加少量的纳米填料,原有的性能将会得到改善。在高压直流输电系统中,纳米MgO/LDPE复合材料已经成功应用,这种新材料在直流电压下对空间电荷具有明显的抑制作用。聚合物的树枝化是绝缘运行可靠性的瓶颈。本文主要讨论添加纳米粒子对复合材料电树枝的影响。首先对近年来纳米MgO/LDPE复合材料关于电树枝和空间电荷的实验结果做以总结,同时介绍了纳米电介质的理论模型。其次,针对电树枝实验中针尖曲率半径的精度要求,用两种方法对针尖进行检测,方法一基于三次样条算法运用VC++编译软件,方法二基于FIR滤波,运用MATLAB编译程序,两种方法都实现对曲率半径的检测,并具有较好的一致性。通过电树枝引发实验证实了,曲率半径的检测改善了起始场强的数据分散性。然后运用ANSOFT对针板电极最大场强进行仿真,改变曲率半径和针板距离,并将仿真结果与MASON公式对比,发现曲率半径对最大场强的影响较大,在曲率半径较小时,认为仿真结果更加准确。最后,对不同热处理方式的XLPE进行电树枝实验,验证了交联副产物对电树枝的抑制作用。对自制的不同填量的MgO/LDPE进行电树枝实验和空间电荷实验,发现复合材料电树枝起始电压高于基料,树枝生长较慢,具有较长的滞后期。实验表明,纳米粒子的添加增加了材料的耐电树能力。随着MgO填量的增加,复合材料中空间电荷明显减少,说明了复合材料对空间电荷具有抑制作用。电树枝引发与电子注入密切相关,复合材料对空间电荷具有抑制作用,从而抑制了电树枝的引发和生长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 空间电荷行为研究
• 1.2.2 电树枝行为研究
• 1.3 本文主要内容
• 第2章 针尖曲率半径的检测及针板电极最大场强的仿真
• 2.1 针尖的制备及形貌观测
• 2.2 基于图形技术的针尖曲率半径的算法求取
• 2.2.1 二次函数算法
• 2.2.2 三次样条差值算法及拟合结果
• 2.3 基于图形技术针尖曲率半径检测软件实现过程
• 2.3.1 框选及二值化处理
• 2.3.2 边缘提取
• 2.3.3 三次样条拟合
• 2.3.4 结果可行性验证
• 2.4 MATLAB 滤波处理检测
• 2.4.1 FIR 滤波器的设计
• 2.4.2 滤波结果
• 2.5 针板电极最大场强数值仿真及与MASON 公式比较
• 2.5.1 有限元法
• 2.5.2 仿真数据
• 2.5.3 仿真数据与MASON 公式对比分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 电树枝化研究
• 3.1 实验系统
• 3.2 电树枝样品的制备
• 3.3 电树枝起始场强
• 3.4 电树枝影响因素实验
• 3.5 不同填量纳米MgO/LDPE 电树枝实验
• 3.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢