纳米MgO/PE复合介质高场下电荷行为

论文摘要

纳米聚合物复合材料作为一种新材料,已经引起了越来越多的关注。通过向聚合物中填加少量的纳米填料,原有的性能将会被改善。纳米氧化镁交联聚乙烯复合介质已经被成功应用于高压直流输电系统中,这种新材料可以提升直流电压下的击穿电压。在本论文中,首先对外国学者近年来对纳米聚合物复合材料电特性所做的研究和实验结果做总结,并对Toshikatsu Tanaka所提出的用于解释纳米复合材料各种性能的多核模型做介绍。在总结了国外学者研究经验的基础上,自制了MgO/LDPE(低密度聚乙烯)复合介质,并对纯LDPE,自制复合介质和北欧化工生产的商用MgO/XLPE用电声脉冲法进行了空间电荷测试,还用扫描电镜观察了自制复合介质的纳米粒子分散性。发现加入纳米粒子后,空间电荷降低,但自制复合介质对空间电荷的抑制作用与北欧化工生产的MgO/XLPE存有差距。然后,通过光刺激电流法测量了XLPE和商用MgO/XLPE的陷阱能级。其中,商用MgO/XLPE由于没有空间电荷,所以并未发现光刺激电流。最后,对XLPE和商用MgO/XLPE的电致发光起始电压及发光光谱进行了测量。结果表明,复合介质提升了EL的起始电压并且降低了发光量。并且XLPE与商用MgO/XLPE的光谱存在很大的区别。

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 影响聚合物中空间电荷行为的主要因素
• 1.3 国外对纳米MgO 复合绝缘材料研究现状
• 1.3.1 电阻率
• 1.3.2 介电常数与损耗
• 1.3.3 局部放电
• 1.3.4 电树
• 1.3.5 空间电荷
• 1.3.6 基于纳米聚合物复合材料的多核模型
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 纳米MgO 复合介质的空间电荷行为
• 2.1 电声脉冲法的测量原理与装置
• 2.2 MgO/PE 复合介质的制备
• 2.2.1 MgO 的制备
• 2.2.2 MgO 的表面改性
• 2.2.3 MgO/LDPE 的制备
• 2.2.4 平板试样的制备
• 2.3 空间电荷测量
• 2.3.1 测量系统
• 2.3.2 高场下的空间电荷行为
• 2.3.3 极高电场下的空间电荷行为
• 2.4 本章小结
• 第3章 XLPE 与MgO/XLPE 光刺激电流测量
• 3.1 光刺激电流的原理及基本实验方法
• 3.2 XLPE 与MgO/XLPE 的光刺激电流
• 3.3 本章小结
• 第4章 XLPE 与MgO/XLPE 电致发光测量
• 4.1 电致发光的基本现象及其机理
• 4.2 电致发光的测试方法
• 4.3 实验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢