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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。